بروتين تاو يظهر فوائد غير متوقعة في الحد من تلف الدماغ

وجدت دراسة أجراها باحثون في كلية بايلور للطب ومعهد إيان ودان دنكان لأبحاث الأعصاب في مستشفى تكساس للأطفال أن بروتين تاو، المعروف بأنه عامل رئيسي في تطور العديد من الأمراض العصبية التنكسية، بما في ذلك مرض الزهايمر، له أيضًا وظيفة إيجابية في الدماغ. إذ يقلل تاو من تلف الخلايا العصبية الناتج عن زيادة أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS)، أو الجذور الحرة، ويعزز الشيخوخة الصحية. نُشرت الدراسة في مجلة Nature Neuroscience.

أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) هي نواتج ثانوية طبيعية لمختلف الوظائف الخلوية في الجسم. وبينما يُعد انخفاض مستوياتها مفيدًا، فإن المستويات الزائدة تضر بالخلايا لأنها تسبب تكوين أشكال سامة من جزيئات أخرى، مما يؤدي إلى الإجهاد التأكسدي، بما في ذلك الدهون المؤكسدة، وفقًا للباحثة الرئيسية الدكتورة ليندسي غودمان، زميلة ما بعد الدكتوراه في مختبر الدكتور هوغو بيلين. وأضافت: "الخلايا العصبية معرضة بشكل خاص للإجهاد التأكسدي، وستتعرض للتدمير إذا لم يتم التحكم في مستويات الدهون المؤكسدة بشكل صحيح".

قطرات الدهون تحمي الدماغ من الضرر التأكسدي

هناك أدلة متزايدة على أن أدمغتنا طورت العديد من الاستراتيجيات العصبية الوقائية لمكافحة الضرر الناجم عن أنواع الأكسجين التفاعلية.

إحدى هذه الاستراتيجيات، التي اكتشفها فريق بيلين عام ٢٠١٥، هي أن الخلايا العصبية تُصدّر هذه الدهون المؤكسدة السامة إلى الخلايا الدبقية المجاورة، التي تخزنها بدورها في قطرات دهنية لتخزينها وإنتاج الطاقة مستقبلًا. وأشار جودمان إلى أن "هذه العملية تزيل هذه الدهون السامة وتُحيّدها بفعالية". وأضاف: "في الدراسة الحالية، درسنا دور بروتين تاو في تكوين قطرات الدهون في الخلايا الدبقية".

وجد الفريق أن بروتين تاو الطبيعي لدى الذباب ضروري لتكوين قطرات الدهون في الخلايا الدبقية، وللحماية من أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) في الخلايا العصبية. وبالمثل، يُعدّ بروتين تاو ضروريًا لتكوين قطرات الدهون في الخلايا الدبقية المشتقة من الجرذان والبشر.

على الرغم من أن التعبير عن بروتين تاو البشري الطبيعي كان كافياً لاستعادة تكوين ونضج قطرات الدهون في الخلايا الدبقية في الذباب الذي يفتقر إلى بروتين تاو الأصلي، عندما حمل بروتين تاو البشري هذا طفرات مرتبطة بزيادة خطر الإصابة بمرض الزهايمر، لم تتمكن الخلايا الدبقية من تكوين قطرات الدهون استجابة لأنواع الأكسجين التفاعلية في الخلايا العصبية.

يشير هذا إلى أن الطفرات في بروتين تاو قد تُضعف قدرة البروتين الطبيعية على منع الإجهاد التأكسدي، بالإضافة إلى تسببها في تراكم البروتين المُصاحب للمرض، كما هو موضح في دراسات سابقة. وبشكل عام، تدعم هذه البيانات دورًا عصبيًا وقائيًا جديدًا لبروتين تاو في مكافحة السمية المرتبطة بأنواع الأكسجين التفاعلية.

عُثر على روابط مرضية إضافية باستخدام نماذج الذباب والجرذان لحالات مُحفَّزة ببروتين تاو، حيث كان التعبير عن بروتين تاو البشري المُتطفر مُفرطًا في الخلايا الدبقية. في هذه الحالات، لاحظ الباحثون مجددًا عيوبًا في قطرات الدهون في الخلايا الدبقية وموتًا للخلايا استجابةً لأنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) في الخلايا العصبية. أظهر هذا أن بروتين تاو مُنظِّم حساس للجرعة لقطرات الدهون في الخلايا الدبقية، وأن زيادة أو نقصانه قد يكون ضارًا.

قال بيلين، المؤلف المراسل للورقة البحثية: "بكشفها عن دور عصبي وقائي جديد ومفاجئ لبروتين تاو، تفتح الدراسة الباب أمام استراتيجيات جديدة محتملة لإبطاء الأمراض العصبية التنكسية وعكس مسارها وعلاجها". وهو أستاذ في علم الأحياء الجزيئي وعلم الوراثة في جامعة بايلور، ويشغل كرسي دنكان NRI في علم الوراثة العصبية. كما يشغل بيلين منصب أستاذ علم الأحياء الجنيني في جامعة بايلور في مؤسسة مارش أوف دايمز.

على عكس دوره السلبي المعتاد في الأمراض العصبية التنكسية، تُظهر هذه الدراسة أن بروتين تاو يلعب أيضًا دورًا إيجابيًا في الخلايا الدبقية، إذ يساعد على عزل الدهون السامة، وتقليل الضرر التأكسدي، وبالتالي حماية الدماغ. ومع ذلك، في غياب بروتين تاو أو وجود خلل في بروتيناته، يتلاشى هذا التأثير الوقائي، مما يؤدي إلى تطور الأمراض.