Sen to nie tylko odpoczynek. W czasie snu mózg nieco się ochładza, a w komórkach nerwowych zachodzą zmiany, które badacze wiążą z pamięcią. Zespół z belgijskiego instytutu VIB sprawdził w projekcie sleepyTau, jaką rolę odgrywa w tym białko Tau, znane dotąd głównie z choroby Alzheimera. Wyniki pokazują, że białko to może mieć ważną funkcję właśnie podczas snu. Opisujemy, co odkryto i dlaczego to ciekawe — a na końcu możesz sprawdzić w teście swoje nawyki snu.
Białko Tau występuje w mózgu naturalnie. U osób chorych na Alzheimera gromadzi się jednak w postaci agregatów, takich jak splątki. Ważną rolę odgrywa tu fosforylacja, czyli przyłączanie do białka grup fosforanowych. U pacjentów z chorobą Alzheimera białko Tau ma znacznie więcej takich ufosforylowanych miejsc niż u osób zdrowych.
Badaczy zaciekawiło coś jeszcze: miejsca fosforylacji, które pojawiają się podczas snu, w uderzający sposób pokrywają się z tymi, które widać w chorobie. To podsunęło pytanie, czy fosforylowane białko Tau (pTau) nie ma w czasie snu jakiejś zwykłej, fizjologicznej funkcji.
Punktem wyjścia była temperatura. „Podczas snu temperatura mózgu ssaków spada o 1–2°C. Chociaż spadek ten jest niewielki, jest wystarczający do aktywacji szlaków wrażliwych na temperaturę, które mogą wpływać na funkcjonowanie mózgu, w tym na fosforylację białka Tau” – wyjaśnia Marieke Hoekstra, koordynatorka projektu sleepyTau w Instytucie Biotechnologii Flandrii (VIB).
Zespół skupił się na hipokampie. To obszar mózgu, który odpowiada za utrwalanie wspomnień, czyli konsolidację pamięci. Jednocześnie jest jednym z pierwszych miejsc, które uszkadza choroba Alzheimera. Badania prowadzono w Laboratorium Komunikacji Neuronalnej kierowanym przez Patrika Verstreekena, we współpracy m.in. z Ryanem Trouvé. Projekt sfinansowano w ramach działań „Maria Skłodowska-Curie”.
Naukowcy badali skrawki mózgu myszy umieszczone na matrycy mikroelektrod. „Za pomocą elektrod w tej konfiguracji stymulowaliśmy neurony w jednym miejscu i mierzyliśmy, jak neurony położone dalej, czyli te, z którymi połączone są stymulowane neurony, reagowały na tę stymulację” – opisuje Hoekstra.
Matryca mikroelektrod to płytka z wieloma elektrodami, które pozwalają jednocześnie pobudzać komórki i rejestrować ich odpowiedź. Porównano dwie sytuacje:
Neurony przekazują sobie sygnały w łańcuchach, więc siła odpowiedzi komórek położonych dalej pokazuje, jak sprawnie przebiega ta komunikacja. U wyspanych myszy neurony położone dalej w łańcuchu reagowały na sygnał znacznie silniej. Kiedy jednak poziom białka Tau był obniżony, ta odpowiedź słabła – mimo że zwierzęta spały dobrze. „To jednoznaczna wskazówka potwierdzająca naszą hipotezę, że białko Tau, a prawdopodobnie także pTau, pełni określoną funkcję podczas snu” – mówi Hoekstra.
Wynik sugeruje więc, że białko, które kojarzy się przede wszystkim z demencją, bierze udział w komunikacji neuronów zależnej od snu – i to w obszarze mózgu związanym z pamięcią.
Zespół przygotowuje teraz modele, które pozwolą zbadać, jakie znaczenie mają poszczególne miejsca fosforylacji. Badacze liczą, że zrozumienie naturalnych mechanizmów pomoże wyjaśnić, dlaczego w chorobie zaczynają one szkodzić. „Dzięki zrozumieniu, w jaki sposób naturalne mechanizmy funkcjonalne mogą zacząć nam szkodzić – podobnie jak w przypadku niekontrolowanego wzrostu komórek w nowotworach – możemy ostatecznie opracować nowe strategie, które pozwolą nam przynajmniej spowolnić postęp choroby, a może nawet ją wyleczyć” – podkreśla Hoekstra.
Projekt sleepyTau pokazał, że białko Tau, znane głównie z choroby Alzheimera, może pełnić określoną funkcję w czasie snu. W doświadczeniach na skrawkach mózgu myszy neurony hipokampa reagowały silniej po dobrym śnie, ale słabiej, gdy białka Tau było mniej. Punktem wyjścia był spadek temperatury mózgu o 1–2°C podczas snu. Kolejny krok to modele, które mają wyjaśnić, kiedy ten naturalny mechanizm zaczyna szkodzić.
5 pytań · minuta
poleca:
