Forfattere
Celler er komplekse strukturer, som holdes sammen af et trådlignende net, der kaldes cytoskelettet. Bittesmå rør kaldet mikrotubuli er en vigtig del af cytoskelettet. Mikrotubuli kan samles, skilles ad og samles igen som legoklodser. Mikrotubuli er særligt talrige i hjernens nerveceller. For at udføre deres arbejde har mikrotubuli brug for særlige hjælpere, der kaldes tau-proteiner, som forhindrer mikrotubuli i at smuldre ved at sætte sig fast på overfladen af rørene. Desværre kan tau-hjælperne nogle gange forlade deres job og blive ballademagere i cellen. Resultatet er optrævling af mikrotubuli, ødelæggelse af cytoskelettet og i sidste ende cellens død. En alvorlig sygdom, der opstår på grund af en fejlfunktion af tau-proteiner, kaldes en tauopati. I denne artikel vil vi beskrive tau-proteinernes funktion og forklare, hvad der sker, når de vender sig mod cellen.
Hvad tror du, der ville ske, hvis bygningsarbejdere besluttede sig for at bygge et hus uden bærende bjælker og søjler? Der er en god chance for, at huset ville falde sammen! Hvad tror du, der ville ske, hvis folk ikke havde stærke skeletter? De ville ikke være i stand til at stå op eller gå rundt, og de ville sandsynligvis ligne smeltet ost.
Ligesom vores kroppe og de bygninger, vi bor i, har vores celler brug for strukturel støtte for at bevare deres form og ikke falde sammen. Alle celler, inklusive hjerneceller, får støtte fra en struktur, der kaldes cytoskelet. „Cyto‟ betyder celle, så cytoskelettet er cellernes bærende skelet. I hjernen består cytoskelettet af filamenter og rør, der krydser og overlapper hinanden for at opretholde den tydelige stjerneform på hjerneceller, der kaldes neuroner. Cytoskelettet er ikke fastlåst i sin form – det er snarere fleksibelt og kan omformes for at ændre sin 3D-struktur. Nye tråde og ledninger tilføjes, mens andre fjernes alt efter cellens funktion og de beskeder, den modtager. For eksempel skal en muskelcelle ændre form, når den får besked på at trække sig sammen eller slappe af. Det ville ikke være muligt, hvis cytoskelettet var stift og ufleksibelt.
Mikrotubuli er en hovedkomponent i cytoskelettet. „Mikro‟ betyder lillebitte, og „tubulus‟ betyder lille rør. Mikrotubuli findes i overflod i hjerneceller og er samlet på samme måde som legoklodser, hvilket betyder, at de kan tages fra hinanden og genopbygges (figur 1). Mikrotubuli fungerer ikke alene – de har brug for hjælp fra flere hjælpeproteiner, der understøtter deres stabilitet. En meget vigtig gruppe af disse hjælpere er kendt som tau-proteiner (udtales som wow, men med et „t‟). Tau-proteiner hjælper med at forhindre mikrotubuli i at falde fra hinanden (figur 1). Desværre kan tau nogle gange gå fra at være mikrotubuliens superhelt til at blive en skurk og forårsage mange problemer inde i cellen [1].
Tau findes hovedsageligt i hjernens og rygmarvens neuroner. Neuroner gør det muligt for hjernen at sende og modtage beskeder til og fra kroppen. For at udføre dette job har neuroner dele, der strækker sig og forgrener sig i mange retninger. Disse forlængelser kaldes aksoner og dendritter. Dendritter ligner grenene på et træ, og deres opgave er at modtage indgående beskeder. Neuroner har kun ét akson, som ligner et kabel eller en ledning, der strækker sig over en meget lang afstand. Axonets opgave er at transportere beskeder væk fra nervecellen til enhver anden celle. Det er her, tau kommer ind i billedet. Aksoner er rige på tau-protein, fordi de indeholder en masse mikrotubuli til at understøtte deres langstrakte struktur.
Lad os forestille os et hold tau-proteiner, som pludselig beslutter sig for at holde op med at hjælpe mikrotubuli. Tau-hjælperne holder måske op med at udføre deres arbejde, fordi de nogle gange får en vis bonus, ligesom ekstra penge, så de holder op med at arbejde, indtil bonussen er brugt. Denne bonus kommer i form af et molekyle kendt som en fosforylgruppe som er en gruppe af ilt- og fosforatomer (figur 2). Overvej nu et scenarie, hvor tau-hjælperne får en større bonus, end de burde, så de siger deres job op, fordi de nu har masser af penge, og de melder sig ind i en klub, der kun accepterer rige og arbejdsløse tau-medlemmer. Disse klubber er kendt som neuro-fibrillære tangles (NFT’er): „neuro‟, fordi de forekommer i neuroner, og „fibrillær‟, fordi tau-proteinerne ligner små fibre, der er rodet sammen i knuder og sammenfiltringer. Når mange tau-hjælpere holder op med at arbejde, kollapser mikrotubuli uden nogen tau-støtte. Og ikke nok med det: NFT’er er onde! De overbeviser andre tau-hjælpere om, at de også skal melde sig ind i deres klub og sige deres job op! Derfor er de skurkene i mange sygdomme, der er kendt som tauopathies. „Pathy‟ betyder „sygdom i‟, så tauopatier er sygdomme i tau (figur 3) [2].
Tau ser ud til at være en synder i mange sygdomme, der påvirker hjernen. For eksempel har man fundet ansamlinger af ond Tau og NFT’er i Alzheimers sygdom, en alvorlig hjernesygdom, der påvirker hukommelse og tænkning. Da forskere observerede Alzheimers-patienters hjerner under mikroskopet, lagde de mærke til store mængder NFT’er inde i neuronerne. Forskerne er dog stadig ikke sikre på, om tau og NFT’er forårsager Alzheimers sygdom, men de ved, at tau og NFT’er helt sikkert forårsager skade på hjernen. Det skyldes, som tidligere nævnt, at mikrotubuli kollapser, når tau holder op med at hjælpe og støtte dem. Uden mikrotubuli bliver neuronernes cytoskeletter løse, og til sidst kan neuronerne ikke kommunikere med hinanden , som de burde. Og så dør de. Når hjernens neuroner dør, dør hjernen – og intet menneske kan naturligvis overleve uden en hjerne [3].
En stor bule i hovedet, som i tilfældet med en traumatisk hjerneskade (TBI)), kan også føre til, at tau-proteiner danner NFT’er (figur 3). Fald, bilulykker og sportsskader som dem i fodbold eller boksning kan alle føre til TBI. Forskere har bemærket, at når hjernen skades, får tau-hjælperne straks masser af de fosforylgruppe-„bonusser‟, vi nævnte tidligere. Derefter fortsætter de med at danne NFT’er og begynder at skabe problemer. Forskere mener, at TBI’er kan bidrage til udviklingen af Alzheimers sygdom og andre alvorlige hjernesygdomme som kronisk traumatisk encefalopati, en lidelse, der resulterer i hjernedegeneration og er observeret hos skadede sportsspillere [4].
Nu ved du, at neuroner har et bærende skelet, der kaldes cytoskelettet, som er fleksibelt og består af bittesmå rør, der kaldes mikrotubuli. Mikrotubuli holdes limet sammen ved hjælp af tau-proteiner, som især findes i hjernens neuroner. Tau-proteiner kan nogle gange blive dårlige og skabe NFT’er, som klumper sig sammen og skaber problemer i hjernen, hvilket resulterer i hjernesygdomme kaldet tauopatier.
En sidste ting: Selv om vi ved, at tau kan blive skurken, der skaber problemer i hjernen, er tau ikke den eneste skurk. Andre arbejdere i og uden for cellen kan komme på afveje og blive til skurke. Vores kroppe har mange forsvar – gode fyre, som forsøger at forhindre de onde i at tage over. I modsætning til i filmene er det desværre ikke altid de gode, der vinder kampen. Derfor er det vores opgave at beskytte vores hjerner mod farer så meget som muligt. Det kan vi gøre ved at bære hjelm, når vi dyrker farlig sport, og ved at opretholde en sund og afbalanceret livsstil – med motion og næringsrig mad.
Cytoskelettet: En celles skelet, der består af filamenter og rør, som krydser hinanden for at skabe en stabil struktur. Cytoskelettet er cellens rygrad.
Neuron: En celle, der er unik for nervesystemet. Neuronen kommunikerer med andre celler ved hjælp af særlige forlængelser: dendritterne og aksonet.
Mikrotubuli: Små rørlignende strukturer, der er en del af cytoskelettet. De kan samles, skilles ad og samles igen alt efter cellens behov.
Tau-protein: Hjælpeproteiner, der støtter mikrotubuli og forhindrer, at de går i opløsning.
Fosforylgruppe: En gruppe af ilt- og fosforatomer, der er bundet sammen. For mange fosforylgrupper kan få tau-proteiner til at „sige deres job op‟.
Neurofibrillær tangle (NFT): Et rodet virvar af tau-proteiner, der er blevet dårlige. NFT’er er giftige og kan skade eller endda dræbe neuroner.
Tauopati: En sygdom, hvor tau er den største ballademager.
Traumatisk hjerneskade: En skade på hjernen forårsaget af en udefrakommende ulykke.
[1] Pollard, T. D., Earnshaw, W. C., Lippincott-Schwartz, J., and Johnson, G. 2017. Cell Biology, 3rd Edn. Elsevier.
[2] GoedertM., og Spillantini, M. G. 2017. Udbredelse af tau-aggregater. Mol. Brain. 10:18. doi: 10.1186/s13041-017-0298-7
[3] Gao, Y., Tan, L., Yu, J. T. og Tan, L. 2018. Tau i Alzheimers sygdom: mekanismer og terapeutiske strategier. Curr. Alzheimer Res. 15:283-300. doi: 10.2174/1567205014666170417111859
[4] Katsumoto, A., Takeuchi, H., og Tanaka, F. 2019. Tau-patologi ved kronisk traumatisk encefalopati og Alzheimers sygdom: ligheder og forskelle. Front. Neurol. 10:980. doi: 10.3389/fneur.2019.00980
Når du læser disse ord, er hundredvis af millioner af nerveceller elektrisk og kemisk aktive i din hjerne. Denne aktivitet gør det muligt for dig at genkende ord, fornemme verden, lære, nyde og skabe nye ting og være nysgerrig på verden omkring dig. Faktisk er vores hjerner – Homo sapiens‚ – de mest fascinerende fysiske substanser, der nogensinde er opstået på jorden for ca. 200.000 år siden. Hjernen er så nysgerrig og ambitiøs, at den stræber efter at forstå sig selv og helbrede sine skrøbelige elementer, når den bliver syg. Men på trods af de seneste vigtige fremskridt inden for hjerneforskningen ved vi stadig ikke, hvordan vi skal lægge brikkerne i hjernens puslespil. Det er på grund af dette, at der for nylig er startet flere store hjerneforskningsprojekter rundt om i verden. Vi deltager i et af dem – Human Brain Project (HBP) [1]. Hovedformålet er systematisk at katalogisere alt, hvad vi ved om hjernen, at udvikle geniale eksperimentelle og teoretiske metoder til at undersøge hjernen og at sammensætte alt, hvad vi har lært, til en computermodel af hjernen. Alt dette er muligt, da vores hjerne selv har designet kraftfulde computere, internettet og sofistikerede matematik- og softwareværktøjer, som snart vil være kraftfulde nok til at modellere noget så komplekst som den menneskelige hjerne i computeren. Dette projekt vil give en ny og dybere forståelse af vores hjerne, hjælpe os med at udvikle bedre kure mod dens sygdomme og i sidste ende også lære os, hvordan vi kan bygge smartere, lærende computere. Det vigtige er, at vores hjerne kun har brug for et par måltider om dagen (og måske lidt ekstra slik) for at klare det hele – det er meget mere energieffektivt end selv en simpel computer. Lad os så fortælle dig historien om HBP.
…
Vidste du, at læger kigger på tusindvis af menneskers hjerner hver dag? På hospitaler over hele landet kigger vi ind i patienternes hjerner for at se, om noget er gået galt, så vi kan forstå, hvordan vi kan hjælpe med at behandle den enkelte patients tilstand. Hjerneafbildningsteknologi spiller en vigtig rolle i at hjælpe læger med at diagnosticere og behandle tilstande som hjerneskader . Bag kulisserne er der særlige kameraer, som giver os mulighed for at se dybt ind i patienternes hjerner hver dag.
…
Hjernen har fascineret os i umindelige tider. Nogle af de første seriøse diskussioner om den menneskelige hjerne startede i det gamle Egypten, hvor kongen af Alexandria tillod dissektioner af forbrydere i levende live for at studere menneskets anatomi [1]. De, der udførte dissektionerne, åbnede kranieknoglen og så hjernen i levende live. Da de skar gennem hjernen, opdagede de store rum inde i den. Disse rum var forbundet med hinanden som kamre i et hus. De var også fyldt med en unik, krystalklar væske, som vi nu kender som cerebrospinalvæske eller hjernevæske. De var så begejstrede for dette fund! De troede, at menneskelige sjæl befinder sig i disse væskefyldte kamre. De forsøgte at forstå, hvordan væsken bevæger sig på tværs af disse kamre, fordi de troede, at det kunne forklare, hvordan det menneskelige sind fungerer.
…
Vidste du, at den mad, du spiser, påvirker dit helbred? Vigtigst af alt kan det, du spiser, have en negativ effekt på det mest komplekse organ i din krop: din hjerne! Utroligt nok påvirker den mad, du spiser, neuronerne, som er de vigtigste celler i hjernen. I hjernen forårsager en usund kost, der er rig på fedt og sukker, betændelse i neuroner og hæmmer dannelsen af nye neuroner. Det kan påvirke den måde, hjernen fungerer på, og bidrage til hjernesygdomme som depression. På den anden side er en kost, der indeholder sunde næringsstoffer som f.eks. omega-3-fedtsyrer, gavnlig for hjernens sundhed. En sådan kost forbedrer dannelsen af neuroner og fører til forbedret tænkning, opmærksomhed og hukommelse. Alt i alt gør en sund kost hjernen glad, så vi bør alle være opmærksomme på, hvad vi spiser.
…Få inspiration og viden om praksis og cases, evidens og forskning, kurser, netværksmøder og vores Læringsplatform – alt sammen til at styrke din faglige udvikling.
Du kan til enhver tid trække dit samtykke tilbage ved at afmelde dig nyhedsmailen.
Du modtager om et øjeblik en e-mail med et link, hvor du bekræfter tilmeldingen.
Med venlig hilsen
MiLife
