Alzheimer: Làm thế nào để rối tau phát triển?
Nghiên cứu mới trong Tạp chí Hóa học Sinh học phá vỡ quá trình mà qua đó các đám rối tau phát triển lâu dài như chúng. Phát hiện này có thể dẫn đến các liệu pháp mới nhằm mục tiêu hình thành các tập hợp tau trong bệnh Alzheimer.
Các nhà nghiên cứu biết rằng tập hợp tau liên quan đến bệnh Alzheimer bao gồm một số lượng nhỏ các sợi tau dài.Một trong những dấu hiệu nhận biết của bệnh Alzheimer là cái gọi là đám rối tau. Tau là một loại protein chứa trong sợi trục của tế bào thần kinh.
Cụ thể hơn, tau giúp hình thành các vi ống - cấu trúc thiết yếu vận chuyển chất dinh dưỡng bên trong các tế bào thần kinh.
Trong một bộ não khỏe mạnh, protein tau giúp các vi ống này thẳng và khỏe. Nhưng trong bệnh Alzheimer’s, tau sụp đổ thành những tập hợp được gọi là đám rối. Khi điều này xảy ra, các vi ống không còn có thể duy trì việc vận chuyển các chất dinh dưỡng và các chất thiết yếu khác trong tế bào thần kinh, cuối cùng dẫn đến cái chết của tế bào.
Những đám rối này có thể độc hại và gây hại như thế nào, và chúng có thể lây lan bao xa tùy thuộc vào độ dài của chúng. Tuy nhiên, cho đến nay, các nhà khoa học vẫn chưa biết tại sao một số đám rối tau lại dài hơn những đám rối khác trong bệnh Alzheimer, hoặc bằng cách nào mà những đám rối này lại dài ra như vậy ngay từ đầu.
Nhưng giờ đây, các nhà khoa học tại Đại học Bang Ohio ở Columbus đã phát minh ra một mô hình toán học giúp họ giải thích những quá trình sinh học nằm đằng sau sự hình thành của các đám rối tau.
Nghiên cứu mới do Carol Huseby, Jeff Kuret và Ralf Bundschuh thực hiện, giải thích cách các đám rối phát triển và đạt được nhiều độ dài khác nhau.
Làm thế nào sợi tau dài ra
Huseby và các đồng nghiệp bắt đầu với mô hình tổng hợp tau hai bước cơ bản. Bước một bao gồm hai protein tau liên kết từ từ với nhau, và bước hai bao gồm các phân tử tau bổ sung tự gắn vào hai protein.
Các nhà nghiên cứu đã mở rộng mô hình cơ bản này để bao gồm các cách bổ sung mà các sợi tau hoạt động. Các nhà khoa học trước đây đã mô tả các sợi tơ là “những đám rối không bị rối”.
Mô hình sửa đổi dự đoán rằng protein tau sẽ phân hủy thành nhiều sợi ngắn. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu biết rằng dưới kính hiển vi, các đám rối tiết lộ các sợi dài chứ không phải sợi ngắn.
Vì vậy, trong nỗ lực giải thích sự khác biệt giữa những gì mô hình dự đoán và thực tế vi mô, các nhà nghiên cứu đã tự hỏi liệu các sợi ngắn hơn có kết hợp với nhau để tạo thành sợi dài, theo cách tương tự như nối tóc hay không.
Các thí nghiệm sâu hơn trong đó các nhà khoa học gắn nhãn các sợi tau với màu huỳnh quang cho thấy rằng các sợi dài thực sự được tạo thành từ các sợi ngắn hơn, có màu khác nhau được nối với nhau ở các đầu.
Theo hiểu biết của các tác giả, những phát hiện này lần đầu tiên cho thấy các sợi tau có thể phát triển về kích thước bằng cách bổ sung nhiều hơn chỉ một loại protein duy nhất tại một thời điểm. Thay vào đó, các sợi ngắn hơn có thể gắn vào nhau, làm cho sợi dài ra nhanh hơn.
Đồng tác giả của nghiên cứu, Kuret giải thích rằng những phát hiện này có thể làm sáng tỏ cách mà các đám rối - và mặc nhiên là bản thân căn bệnh - có thể lây lan từ tế bào này sang tế bào khác. Ông nói: Một khi một sợi dài "bị chia thành nhiều mảnh nhỏ, chúng có thể khuếch tán, tạo điều kiện thuận lợi cho sự di chuyển của chúng từ tế bào này sang tế bào khác".
Hơn nữa, các nhà nghiên cứu cho biết, phát hiện này giúp làm sáng tỏ cách các sợi tau có thể phát triển dài hàng trăm nanomet. Ngoài ra, những kiến thức như vậy có thể dẫn đến một loại thuốc mới, có thể ngăn tau tổng hợp lại.
Trong tương lai, các nhà khoa học có kế hoạch sửa đổi mô hình của họ để giải thích nhiều sắc thái khiến protein tau trở nên phức tạp như vậy. Ví dụ, loạt thí nghiệm này chỉ sử dụng một loại tau, nhưng có sáu dạng đồng phân của protein. Ngoài ra, các quá trình hóa học, chẳng hạn như quá trình phosphoryl hóa, có thể thay đổi thêm cấu trúc của protein.