آزمایش پروتئین تاو | Tau protein

پروتئین تاو (Tau) یک بیومولکول است که در سلول های عصبی (نورون ها) یافت می شود. این پروتئین با کمک به مونتاژ و تثبیت میکروتوبول‌ها، لوله‌های کوچکی که چارچوب ساختاری درون سلول‌ها را تشکیل می‌دهند و در فرآیندهای سلولی مختلف درگیر هستند، در حفظ ساختار و پایداری سلول‌های عصبی نقش مهمی ایفا می‌کند.

در اختلالات نورودژنراتیو مانند بیماری آلزایمر، تجمع غیرطبیعی پروتئین تاو در مغز رخ می دهد. این پروتئین‌های تاو انباشته شده می‌توانند با هم جمع شوند و ساختارهایی به نام درهم‌تنیدگی‌های نوروفیبریلاری (neurofibrillary tangles) را تشکیل دهند. این گره‌ها نشانه بیماری آلزایمر و سایر بیماری‌های مرتبط با آن هستند که به عنوان تائوپاتی شناخته می‌شوند.

چرا آزمایش پروتئین تاو (Tau) درخواست می شود؟

آزمایش پروتئین تاو به دلایل مختلفی درخواست می شود، در درجه اول در زمینه ارزیابی اختلالات شناختی، بیماری های عصبی و شرایط مربوط به سلامت مغز. در اینجا اهداف اصلی که ممکن است آزمایش پروتئین تاو درخواست شود عبارتند از:

• تشخیص و نظارت بر بیماری های نورودژنراتیو: یکی از شایع ترین دلایل درخواست آزمایش پروتئین تاو کمک به تشخیص و نظارت بر اختلالات نورودژنراتیو، به ویژه بیماری آلزایمر است. افزایش سطح پروتئین تاو در مایع مغزی نخاعی (CSF) یا خون اغلب با این شرایط همراه است. این آزمایش می تواند به تمایز بین انواع مختلف زوال عقل و ردیابی پیشرفت بیماری در طول زمان کمک کند.
• ارزیابی اختلال شناختی: سطح پروتئین تاو در CSF یا خون می تواند اطلاعات ارزشمندی در مورد اختلالات شناختی و زوال عقل ارائه دهد. با تجزیه و تحلیل تاو همراه با سایر بیومارکرها، پزشکان می توانند بینش هایی در مورد آسیب شناسی زمینه ای به دست آورند و در تعیین علت زوال شناختی کمک کنند.
• تحقیق و آزمایشات بالینی: آزمایش پروتئین تاو در تلاش های تحقیقاتی برای درک بهتر بیماری های عصبی و توسعه درمان های بالقوه بسیار مهم است. آزمایش هایربالینی اغلب از سطوح پروتئین تاو به عنوان بیومارکر برای ردیابی اثربخشی درمان ها و مداخلات تجربی استفاده می کنند.
• تشخیص افتراقی: آزمایش پروتئین تاو می تواند به تمایز بین انواع مختلف اختلالات نورودژنراتیو کمک کند. الگوی تجمع پروتئین تاو می تواند سرنخ هایی در مورد بیماری خاص ارائه دهد و تصمیمات درمانی را راهنمایی کند.
• اطلاعات پیش آگهی: افزایش سطح پروتئین تاو ممکن است نشان دهنده خطر بالاتر پیشرفت بیماری در موارد خاص باشد. این اطلاعات می تواند به ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی کمک کند تا تصمیمات آگاهانه ای در مورد مراقبت و مدیریت بیمار بگیرند.
• پاسخ نظارتی به درمان: در عمل بالینی و تحقیقات، می توان از سطوح پروتئین تاو برای ارزیابی پاسخ به درمان ها و مداخلاتی با هدف کند کردن پیشرفت بیماری یا مدیریت علائم استفاده کرد.
• تشخیص زودهنگام: تحقیقات نوظهور نشان می دهد که اندازه گیری سطح پروتئین تاو می تواند به تشخیص زودهنگام بیماری های عصبی کمک کند و به طور بالقوه امکان مداخله را قبل از شدید شدن علائم فراهم می کند.

توجه به این نکته مهم است که در حالی که آزمایش پروتئین تاو می‌تواند بینش‌های ارزشمندی را ارائه دهد، اما اغلب همراه با سایر آزمایش‌ها، ارزیابی‌های بالینی و تکنیک‌های تصویربرداری برای ایجاد تصویری جامع از سلامت عصبی بیمار استفاده می‌شود. تفسیر نتایج آزمایش پروتئین تاو همیشه باید توسط متخصصان پزشکی واجد شرایط که زمینه کلی بالینی بیمار را در نظر می گیرند، انجام شود.

چه زمانی آزمایش پروتئین تاو (Tau) بایستی انجام شود؟

آزمایش پروتئین تاو معمولاً زمانی در نظر گرفته می‌شود که افراد علائم یا شرایط خاصی را نشان می‌دهند که مشکوک به بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی، به‌ویژه آن‌هایی که شامل اختلالات شناختی هستند. در اینجا مواردی وجود دارد که ممکن است آزمایش پروتئین تاو در نظر گرفته شود:

• از دست دادن حافظه و زوال شناختی: اگر فردی دچار از دست دادن مداوم حافظه، سردرگمی، مشکل در حل مسئله، اختلال زبان یا سایر تغییرات شناختی شود که می تواند نشان دهنده شروع بیماری های عصبی مانند بیماری آلزایمر باشد، ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی ممکن است درخواست آزمایش پروتئین تاو را در نظر بگیرید.
• تغییرات رفتاری: تغییرات رفتاری غیرقابل توضیح و قابل توجه، نوسانات خلقی، بی قراری و تغییرات شخصیتی می توانند شاخص هایی از مسائل عصبی اساسی باشند. ممکن است آزمایش پروتئین تاو برای کمک به تشخیص یا رد اختلالات عصبی در نظر گرفته شود.
• اختلالات حرکتی: در مواردی که افراد دچار اختلالات حرکتی، مانند پارکینسونیسم یا فلج فوق هسته ای پیشرونده (PSP) می شوند، ممکن است از تست پروتئین تاو برای کمک به تشخیص افتراقی و پایش بیماری استفاده شود.
• سابقه خانوادگی: افرادی با سابقه خانوادگی بیماری های عصبی ممکن است برای آزمایش پروتئین تاو به عنوان بخشی از ارزیابی خطر توصیه شوند، به خصوص اگر شروع به نشان دادن علائم شناختی یا عصبی کنند.
• ارزیابی بالینی: اگر یک ارائه دهنده مراقبت های بهداشتی یک ارزیابی بالینی کامل انجام دهد و به یک اختلال عصبی به عنوان علت اصلی علائم بیمار مشکوک شود، ممکن است آزمایش پروتئین تاو را برای حمایت از تشخیص تجویز کند.
• تحقیق و کارآزمایی های بالینی: برای اهداف تحقیقاتی یا شرکت در کارآزمایی های بالینی مرتبط با بیماری های عصبی، افراد ممکن است تحت آزمایش پروتئین تاو قرار گیرند تا واجد شرایط بودن خود را ارزیابی کنند یا پیشرفت خود را در طول کارآزمایی پیگیری کنند.

توجه به این نکته مهم است که تصمیم برای انجام آزمایش پروتئین تاو توسط متخصصان مراقبت های بهداشتی واجد شرایط بر اساس ترکیبی از علائم بالینی، سابقه پزشکی و سایر ارزیابی های تشخیصی گرفته می شود. این آزمایش معمولاً به عنوان یک غربالگری معمولی انجام نمی شود، بلکه به عنوان بخشی از یک ارزیابی جامع زمانی که علائم عصبی یا شناختی مستلزم بررسی بیشتر باشد، انجام می شود.

نمونه مورد نیاز برای آزمایش پروتئین تاو (Tau):

• ظرف/لوله: لوله در پیچ دار استریل / لوله با درب قرمز یا زرد (ترجیحا همراه با ژل جداکننده) / ظرف با درب گشاد حاوی فرمالین برای جمع آوری بافت / لوله با درب بنفش حاوی EDTA
• نوع نمونه: مایع مغزی نخاعی / سرم / پلاسما / بافت
• حجم نمونه: یک میلی لیتر
• نمونه بیمار بایستی در مقابل نور محافظت شود.

ظروف و لوله های مورد نیاز برای آزمایش پروتئین تاو (Tau)

روش های مختلف جمع آوری نمونه برای آزمایش پروتئین تاو (Tau):

بسته به نوع نمونه مورد نیاز (مانند مایع مغزی نخاعی، خون، بافت) روش های مختلفی برای جمع آوری نمونه برای آزمایش پروتئین تاو وجود دارد. در اینجا شرح مفصلی از روش های جمع آوری انواع مختلف نمونه ها آورده شده است:

مجموعه مایع مغزی نخاعی (CSF) (پنکسیون کمری/تپ ستون فقرات):

•  CSF مایع شفافی است که مغز و نخاع را احاطه کرده است. جمع آوری CSF اغلب از طریق روشی به نام پونکسیون کمری یا تپ ستون فقرات انجام می شود.
• بیمار به پهلو قرار می گیرد و زانوهایش به سمت قفسه سینه کشیده می شود تا فضاهای بین مهره های نخاعی باز شود.
• یک بی حس کننده موضعی برای بی حس کردن ناحیه ای که سوزن در آن وارد می شود، معمولاً بین مهره های پایین کمر در قسمت پایین کمر استفاده می شود.
• سپس یک سوزن نازک به کانال نخاعی وارد می شود تا مقدار کمی CSF جمع آوری شود.
• CSF جمع آوری شده به لوله های جمع آوری منتقل شده و برای تجزیه و تحلیل به آزمایشگاه ارسال می شود.

نحوه نمونه برداری مایع مغزی نخاعی (CSF)

جمع آوری خون (رگ گیری):

• نمونه‌های خون را می‌توان با استفاده از رگ‌گیری جمع‌آوری کرد، که شامل وارد کردن یک سوزن در ورید، معمولاً در بازو است.
• بازوی بیمار با محلول ضد عفونی کننده تمیز می شود و برای بیشتر نمایان شدن رگ ها از تورنیکه استفاده می شود.
• تکنسین نمونه گیری  یک سوزن را در ورید وارد می‌کند تا نمونه خون را در لوله جمع‌آوری بکشد.
• تورنیکه آزاد می شود و سوزن خارج می شود. برای جلوگیری از خونریزی به محل سوراخ شده فشار وارد می شود.
• خون جمع آوری شده برای پردازش و تجزیه و تحلیل به آزمایشگاه ارسال می شود.

مجموعه بافت مغز (بیوپسی):

• نمونه های بافت مغز را می توان از طریق یک روش جراحی به نام بیوپسی مغز جمع آوری کرد.
• این روش معمولاً در محیط های تحقیقاتی یا زمانی که نیاز به بررسی مستقیم بافت مغز وجود دارد استفاده می شود.
• یک قطعه کوچک از بافت مغز تحت شرایط جراحی کنترل شده، معمولاً با بیمار تحت بیهوشی برداشته می شود.
• بافت مغز جمع آوری شده در محلول های ذخیره سازی مناسب نگهداری می شود و برای تجزیه و تحلیل به آزمایشگاه ارسال می شود.

شاید این مطلب برای شما مفید باشد:

روش های مختلف جمع آوری نمونه های آزمایشگاه

بروزرسانی شده در17 آبان 1402 | توسط دکتر فرزاد باباخانی

شاید این مطلب برای شما مفید باشد:

لوله های آزمایش و ضد انعقادها (Test tubes and Anticoagulants)

بروزرسانی شده در17 آبان 1402 | توسط دکتر فرزاد باباخانی

شاید این مطلب برای شما مفید باشد:

ذخیره سازی نمونه های آزمایشگاهی

بروزرسانی شده در17 آبان 1402 | توسط دکتر فرزاد باباخانی

آمادگی قبل از انجام آزمایش پروتئین تاو (Tau):

به آمادگی خاصی نیاز ندارد، اما اگر نمونه شامل پونکسیون کمری (مجموعه CSF) باشد، پزشک شما احتمالاً دستورالعمل‌های خاصی را ارائه می‌دهد که ممکن است شامل پرهیز از مصرف برخی داروها، ناشتا بودن و حفظ یک وضعیت خاص در طول و بعد از عمل باشد.

روش های مختلف آزمایشگاهی برای انجام آزمایش پروتئین تاو (Tau):

روش سنجش ایمونوسوربنت متصل به آنزیم (ELISA):

الایزا یک روش آزمایشگاهی پرکاربرد برای اندازه‌گیری کمی بیومولکول‌های مختلف، از جمله پروتئین‌هایی مانند پروتئین تاو است. روش انجام الایزا برای اندازه گیری پروتئین تاو به شرح زیر است:

• پوشش دهی صفحه: این فرآیند با پوشاندن چاهک های یک صفحه میکروتیتر با یک آنتی بادی جذب خاص برای پروتئین تاو آغاز می شود. این آنتی بادی روی سطح جامد صفحه تثبیت می شود و یک فاز ثابت برای سنجش تشکیل می دهد. سپس هر گونه آنتی بادی غیر متصل اضافی شسته می شود.
• مسدود کردن: برای جلوگیری از اتصال غیر اختصاصی و کاهش سیگنال های پس زمینه، صفحه پوشش داده شده با یک عامل مسدود کننده مانند آلبومین سرم گاوی (BSA) یا شیر خشک بدون چربی درمان می شود. این عامل سطوح بدون پوشش باقی مانده روی صفحه را می پوشاند و از اتصال غیر اختصاصی سایر پروتئین ها جلوگیری می کند.
• اضافه کردن نمونه و استاندارد ها: نمونه های مختلف حاوی پروتئین تاو به همراه یک سری محلول استاندارد با غلظت های شناخته شده پروتئین تاو به چاهک های پوشش داده شده و مسدود شده اضافه می شوند. محلول های استاندارد یک منحنی کالیبراسیون برای کمی سازی ایجاد می کنند.
• اضافه کردن آنتی بادی ثانویه: یک آنتی بادی شناسایی نشاندار شده با آنزیمی، مانند پراکسیداز ترب کوهی (HRP)، معرفی شده است. این آنتی بادی به اپی توپ متفاوتی در پروتئین تاو نسبت به آنتی بادی جذب اختصاص دارد. به پروتئین تاو موجود در نمونه یا محلول های استاندارد متصل می شود و یک کمپلکس “ساندویچ” با آنتی بادی جذب می کند.
•  شستشو: پس از گذشت زمان برای تشکیل کمپلکس‌های ساندویچی، صفحه شسته می‌شود تا مواد غیرمجاز از آن خارج شود. این مرحله برای کاهش نویز پس زمینه و افزایش ویژگی سنجش بسیار مهم است.
• واکنش آنزیمی: سوبسترای مخصوص برچسب آنزیم (به عنوان مثال HRP) به چاهک ها اضافه می شود. در حضور آنزیم، سوبسترا تحت واکنشی قرار می‌گیرد که یک سیگنال قابل تشخیص تولید می‌کند، معمولاً تغییر رنگ. شدت سیگنال به طور مستقیم با مقدار پروتئین تاو محدود شده در کمپلکس ساندویچ متناسب است.
• تشخیص سیگنال: تغییر رنگ با استفاده از یک میکروپلیت خوان اندازه گیری می شود که چگالی نوری (OD) چاهک ها را کمی سازی می کند. OD با مقدار پروتئین تاو در نمونه نسبت معکوس دارد. میکروپلیت خوان یک مقدار عددی را ارائه می دهد که می تواند برای تعیین غلظت پروتئین تاو در نمونه اصلی استفاده شود.
• تحلیل داده ها: مقادیر چگالی نوری به دست آمده از محلول های استاندارد برای ایجاد یک منحنی استاندارد استفاده می شود. با مقایسه چگالی نوری نمونه های ناشناخته با منحنی استاندارد، غلظت پروتئین تاو در نمونه ها را می توان درون یابی کرد.

این روش الایزا امکان اندازه گیری دقیق و کمی سطح پروتئین تاو را در نمونه های مختلف بیولوژیکی فراهم می کند. به خاطر داشته باشید که جزئیات خاص و معرف های مورد استفاده بسته به کیت یا پروتکل خاص ELISA که استفاده می شود می تواند متفاوت باشد. رعایت دستورالعمل های ارائه شده توسط سازنده یا پروتکل های تعیین شده برای اطمینان از نتایج دقیق و قابل اعتماد بسیار مهم است.

روش ایمونوهیستوشیمی (IHC) برای بررسی پروتئین تاو:

• آماده سازی بافت: با گرفتن نمونه بافت مورد علاقه شروع کنید. برای تشخیص پروتئین تاو، این می تواند بافت مغز افراد مبتلا به بیماری های عصبی مانند بیماری آلزایمر باشد. بافت به طور معمول در فرمالین ثابت و در بلوک های پارافین جاسازی شده است.
• پارافین زدایی و آبرسانی مجدد: بخش های نازک (معمولاً در حدود 4 تا 5 میکرومتر ضخامت) از بلوک های بافتی تعبیه شده در پارافین بریده می شوند. سپس این بخش ها بر روی اسلایدهای شیشه ای نصب می شوند. برای اینکه آنتی‌ژن‌ها برای اتصال آنتی‌بادی در دسترس قرار گیرند، بخش‌ها با زایلن پارافین‌زدایی می‌شوند و از طریق یک سری شستشوهای الکلی درجه‌بندی شده دوباره هیدراته می‌شوند.
• بازیابی آنتی ژن: تثبیت در فرمالین می تواند اپی توپ ها را بپوشاند و آنها را برای اتصال آنتی بادی کمتر در دسترس قرار دهد. بازیابی آنتی ژن برای از بین بردن این اپی توپ ها انجام می شود. این را می توان از طریق روش هایی مانند بازیابی اپی توپ ناشی از گرما (HIER) یا هضم آنزیمی به دست آورد. HIER شامل گرم کردن بخش ها در یک محلول بافر تحت شرایط کنترل شده برای شکستن پیوندهای متقابل تشکیل شده در طول تثبیت فرمالین است.
• مسدود کردن: برای جلوگیری از اتصال غیر اختصاصی آنتی‌بادی‌ها و کاهش رنگ‌آمیزی پس‌زمینه، بخش‌های بافت با محلول مسدودکننده درمان می‌شوند. این کار هر گونه محل اتصال اشغال نشده روی بافت را مسدود می کند و فعل و انفعالات غیر اختصاصی را به حداقل می رساند.
• انکوباسیون آنتی بادی اولیه: یک آنتی بادی اولیه مخصوص پروتئین تاو روی بخش های بافتی اعمال می شود. آنتی بادی اولیه به طور خاص به پروتئین Tau موجود در بافت متصل می شود. سپس بخش‌ها با آنتی‌بادی اولیه برای یک دوره مشخص در دمای مناسب انکوبه می‌شوند و امکان تشکیل کمپلکس‌های آنتی‌بادی-آنتی‌ژن را فراهم می‌کنند.
• شستشو: پس از انکوباسیون آنتی بادی اولیه، آنتی بادی اضافی با استفاده از محلول های بافر مناسب شسته می شود. شستشوی کامل برای از بین بردن آنتی بادی های غیر متصل و کاهش لکه های پس زمینه بسیار مهم است.
• کاربرد آنتی بادی ثانویه: یک آنتی بادی ثانویه به بخش های بافت اعمال می شود. این آنتی بادی ثانویه به یک برچسب قابل تشخیص، مانند یک آنزیم (به عنوان مثال، پراکسیداز ترب کوهی) یا یک فلوروفور کونژوگه می شود. آنتی بادی ثانویه به طور خاص به آنتی بادی اولیه متصل می شود و سیگنال را برای تجسم تقویت می کند.
• شستشو: مشابه مرحله شستشوی قبلی، مقاطع بافتی دوباره شسته می شوند تا آنتی بادی ثانویه اضافی حذف شود و اتصال غیر اختصاصی کاهش یابد.
•  تشخیص سیگنال: اگر از یک آنتی بادی ثانویه نشاندار شده با آنزیم استفاده شود، از یک سوبسترای مخصوص آنزیم استفاده می شود. این سوبسترا تحت واکنشی قرار می گیرد که تغییر رنگ قابل مشاهده ای را در محل کمپلکس آنتی ژن-آنتی بادی ایجاد می کند. اگر از یک آنتی بادی ثانویه نشاندار شده با فلوروفور استفاده شود، بافت در زیر میکروسکوپ فلورسانس مشاهده می شود، جایی که نواحی مثبت پروتئین تاو فلورسانس ساطع می کنند.
• ضد رنگ آمیزی (اختیاری): در برخی موارد، یک ضد لکه برای افزایش کنتراست و تجسم ساختارهای بافت اعمال می شود. هماتوکسیلین یک ضد لکه متداول است.
• نصب: بخش های بافت رنگ آمیزی شده بر روی اسلایدهای شیشه ای با استفاده از یک محیط نصب نصب می شوند که بافت و لکه را حفظ می کند.
• بررسی میکروسکوپی: مقاطع بافت رنگ آمیزی شده زیر میکروسکوپ بررسی می شوند. توزیع و شدت رنگ‌آمیزی ارزیابی می‌شود. در مورد تشخیص پروتئین تاو، وجود و محلی شدن پروتئین تاو در بافت قابل مشاهده است.
• تحلیل داده ها: الگوی رنگ‌آمیزی، شدت و توزیع تجزیه و تحلیل و تفسیر می‌شود. داده‌های کمی را می‌توان با نرم‌افزار تجزیه و تحلیل تصویر، اندازه‌گیری فاکتورهایی مانند شدت رنگ‌آمیزی، درصد سلول‌های رنگ‌آمیزی یا ناحیه رنگ‌آمیزی به‌دست آورد.

ایمونوهیستوشیمی یک تکنیک ارزشمند برای تجسم و کمی سازی بیان پروتئین در نمونه های بافتی است. این بینش هایی را در مورد توزیع فضایی پروتئین هایی مانند Tau ارائه می دهد که به تحقیقات و تشخیص بیماری های عصبی کمک می کند. رعایت پروتکل های استاندارد شده و شامل کنترل های مناسب برای اطمینان از نتایج قابل اعتماد و دقیق ضروری است.

چه چیزی در آزمایش پروتئین تاو (Tau) مورد بررسی قرار می گیرد؟

پروتئین تاو (Tau) یک بیومولکول اساسی است که عمدتاً در نورون ها یافت می شود و نقش مهمی در حفظ ساختار و عملکرد عصبی دارد. پروتئین تاو، که در اصل به عنوان یک پروتئین مرتبط با میکروتوبول شناخته می‌شد. یکی از عملکردهای میکروتوبول کمک به انتقال مواد مغذی و سایر مواد مهم از یک قسمت از سلول عصبی به قسمت دیگر است. به دلیل نقش مرکزی آن در عملکرد نورون‌ها و درگیری آن در بیماری‌های مختلف عصبی مورد توجه قرار گرفته است.

ساختار پروتئین تاو (Tau):

پروتئین تاو از چندین حوزه مجزا تشکیل شده است که هر کدام عملکردهای خاصی دارند. این دامنه ها عبارتند از:

 دامنه N-Terminal Projection:

•  دامنه طرح ریزی ترمینال N مسئول تعامل با اجزای مختلف سلولی از جمله غشاها و سایر پروتئین ها است.
• دارای سایت هایی برای تغییرات پس از ترجمه، مانند فسفوریلاسیون، که عملکرد تاو را تنظیم می کند.

دامنه اتصال میکروتوبول:

• حوزه اتصال میکروتوبول، ناحیه مرکزی تاو است که با میکروتوبول ها تعامل دارد – ساختارهای سلولی پویا که مسئول حمل و نقل درون سلولی و حفظ شکل سلول هستند.
• این دامنه حاوی موتیف های تکراری (3R و 4R) است که بر تمایل اتصال تاو به میکروتوبول ها تأثیر می گذارد. وجود یا عدم وجود این تکرارها با پیوند جایگزین ژن MAPT تعیین می شود.

دامنه C-Terminal:

• دم C ترمینال شامل نواحی مهم برای برهمکنش تاو با سایر پروتئین ها و ساختارهای سلولی است.
• در تجمع تاو و رفتار پاتولوژیک در بیماری های نورودژنراتیو نقش دارد.

ساختار پروتئین تاو (Tau)

تکرارهای اتصال میکروتوبول:

• پروتئین تاو می‌تواند در ایزوفرم‌های حاوی سه یا چهار تکرار اتصال به میکروتوبول (3R یا 4R) وجود داشته باشد، بسته به پیوند جایگزین اگزون 10 در ژن MAPT. این تکرارها برای تعامل تاو با میکروتوبول ها و توانایی آن در تثبیت این ساختارهای سلولی حیاتی هستند.

تغییرات پس از ترجمه:

• پروتئین تاو تحت طیف وسیعی از تغییرات پس از ترجمه از جمله فسفوریلاسیون، استیلاسیون، یوبی کوئیتیناسیون و گلیکوزیلاسیون قرار می گیرد. فسفوریلاسیون، به ویژه، بر توانایی تاو در تعامل با میکروتوبول ها و تمایل آن به تجمع تأثیر می گذارد. فسفوریلاسیون غیر طبیعی با آسیب شناسی تاو در بیماری های نورودژنراتیو همراه است.

تنوع و تجمیع ساختاری:

• در نورون‌های سالم، پروتئین تاو به میکروتوبول‌ها متصل شده و از پایداری آنها حمایت می‌کند. با این حال، در بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی مانند بیماری آلزایمر و تائوپاتی‌ها، تاو دچار تغییرات ساختاری غیرطبیعی و تغییرات پس از ترجمه می‌شود. این می تواند منجر به تشکیل توده های نامحلول، از جمله گره های نوروفیبریلاری شود که از مشخصه های این بیماری ها هستند.

مناطق دارای اختلال ذاتی:

• مناطق خاصی از پروتئین تاو به طور ذاتی بی نظم هستند، به این معنی که فاقد ساختار سه بعدی پایدار هستند. این مناطق به توانایی تاو در تعامل با اجزای مختلف سلولی و پروتئین ها کمک می کنند و آن را به یک بازیگر پویا در فرآیندهای درون سلولی تبدیل می کنند.

موقعیت ژنی پروتئین تاو (Tau):

ژن کد کننده پروتئین تاو به عنوان ژن MAPT شناخته می شود که مخفف “تاو پروتئین مرتبط با میکروتوبول” است. ژن MAPT در کروموزوم 17 انسان قرار دارد. موقعیت کروموزومی اختصاصی ژن MAPT 17q21.31 است.

موقعیت ژنی پروتئین تاو

ژن MAPT مسئول تولید پروتئین تاو است که نقشی حیاتی در حفظ ساختار و عملکرد عصبی دارد. جهش و بی نظمی در این ژن می تواند منجر به تغییر در بیان یا عملکرد پروتئین تاو شود و به بیماری های تخریب کننده عصبی مانند بیماری آلزایمر و تائوپاتی های مختلف کمک کند.

درک اساس ژنتیکی تولید و تنظیم پروتئین تاو برای کشف مکانیسم‌های مولکولی زیربنایی اختلالات عصبی و برای توسعه درمان‌های بالقوه که این شرایط را هدف قرار می‌دهند، ضروری است.

عملکرد طبیعی  پروتئین تاو (Tau):

عملکرد طبیعی پروتئین تاو ارتباط نزدیکی با نقش آن در حفظ ساختار و عملکرد نورون ها دارد، به ویژه در رابطه با میکروتوبول ها، که ساختارهای سلولی ضروری درگیر در فرآیندهای مختلف درون سلولی هستند. عملکرد اصلی تاو تثبیت میکروتوبول ها و تسهیل انتقال سلولی و سیگنال دهی مناسب است. در اینجا جنبه های کلیدی عملکرد طبیعی پروتئین تاو وجود دارد:

• تثبیت میکروتوبول: میکروتوبول ها ساختارهای استوانه ای هستند که از زیرواحدهای پروتئین توبولین تشکیل شده اند که پشتیبانی ساختاری را فراهم می کنند و به عنوان مسیرهایی برای حمل و نقل درون سلولی عمل می کنند. پروتئین تاو به میکروتوبول‌ها متصل می‌شود و با تقویت مونتاژ و جلوگیری از جداسازی آن‌ها را تثبیت می‌کند. این تثبیت برای حفظ شکل نورون ها و اطمینان از عملکرد صحیح آنها حیاتی است.
• توسعه عصبی: در طول رشد مغز، پروتئین تاو در هدایت گسترش آکسون ها، برجستگی های طولانی که سیگنال های الکتریکی را بین نورون ها منتقل می کند، نقش دارد. تاو به ایجاد قطبیت عصبی و تعیین جهت رشد آکسون کمک می کند و به شکل گیری شبکه های عصبی کمک می کند.
• انتقال درون سلولی: ارتباط تاو با میکروتوبول ها برای تسهیل حرکت اجزای سلولی در سلول های عصبی بسیار مهم است. این شامل انتقال وزیکول های حاوی انتقال دهنده عصبی در امتداد آکسون ها است که ارتباط موثر بین نورون ها را امکان پذیر می کند.
• تشکیل سیناپس: پروتئین تاو در تشکیل و نگهداری سیناپس ها، که اتصالات بین نورون ها و در آنجا سیگنال ها منتقل می شوند، نقش دارد. تشکیل مناسب سیناپس برای ارتباطات عصبی و عملکرد شناختی ضروری است.
• تنظیم دینامیک میکروتوبول ها: برهمکنش تاو با میکروتوبول ها بر دینامیک آنها از جمله پلیمریزاسیون و دپلیمریزاسیون تأثیر می گذارد. با تأثیرگذاری بر این فرآیندها، تاو به تنظیم ثبات و گردش میکروتوبول کمک می کند.
• سیگنال دهی سلولی: پروتئین تاو همچنین می تواند در مسیرهای سیگنال دهی سلولی شرکت کند. به عنوان مثال، می‌تواند با سایر پروتئین‌ها و مولکول‌های دخیل در آبشارهای سیگنال دهی درون سلولی تعامل داشته و به پاسخ‌های سلولی مختلف کمک کند.
• سازمان اسکلت سلولی: فراتر از عملکردهای مرتبط با میکروتوبول، تاو ممکن است به سازماندهی اسکلت سلولی عصبی نیز کمک کند، که شامل رشته های پروتئینی مختلف است که از سلول ها پشتیبانی ساختاری می کند.

ایزوفرم های مختلف پروتئین تاو (Tau):

پروتئین تاو در ایزوفرم‌های مختلف وجود دارد، که اشکال مختلفی از پروتئین هستند که از پیوند فرعی mRNA رونویسی شده از ژن MAPT به وجود می‌آیند. پیرایش فرعی (Alternative splicing) فرآیندی است که به سلول‌ها اجازه می‌دهد تا انواع پروتئین‌های مختلف را از یک ژن با گنجاندن یا حذف اگزون‌های خاص تولید کنند.

در مورد پروتئین تاو، پیوند جایگزین اگزون 10 منجر به تولید ایزوفرم های مختلف می شود که هر کدام دارای خواص عملکردی متمایز هستند. ایزوفرم ها بر اساس تعداد تکرارهای اتصال میکروتوبولی که دارند دسته بندی می شوند. دو ایزوفرم اولیه 3R و 4R هستند، اما تغییرات دیگری نیز وجود دارد. در اینجا ایزوفرم های اصلی پروتئین تاو آمده است:

3R تاو (سه تکرار تاو):

– ایزوفرم های تاو 3R شامل سه تکرار اتصال میکروتوبولی در حوزه اتصال میکروتوبولی خود هستند.
– این تکرارها با میکروتوبول ها برهم کنش می کنند و به مونتاژ میکروتوبول و پایداری آن کمک می کنند.
– 3R tau در حفظ عملکرد طبیعی میکروتوبول و ساختار عصبی نقش دارد.

4R تاو (چهار تکرار تاو):

– ایزوفرم های tau 4R حاوی چهار تکرار اتصال میکروتوبولی در حوزه اتصال میکروتوبولی خود هستند.
– مشابه 3R tau، 4R tau نیز با میکروتوبول ها تعامل دارد و در پایداری میکروتوبول نقش دارد.
– وجود یک تکرار اضافی بر میل اتصال آن به میکروتوبول ها تأثیر می گذارد.

0N3R و 0N4R تاو:

– این ایزوفرم ها فاقد درج ترمینال N (0N) هستند و شامل سه تکرار (0N3R) یا چهار (0N4R) اتصال میکروتوبول هستند.
– درج N ترمینال بر اتصال تاو به میکروتوبول ها و سایر اجزای سلولی تأثیر می گذارد.

1N3R و 1N4R تاو:

– این ایزوفرم ها حاوی یک درج N ترمینال (1N) به همراه سه تکرار (1N3R) یا چهار (1N4R) اتصال میکروتوبول هستند.
– درج N ترمینال به تعامل تاو با ساختارهای سلولی و پروتئین ها کمک می کند.

ایزوفرم های مختلف پروتئین تاو (Tau)

تعادل بین ایزوفرم های تاو 3R و 4R برای حفظ عملکرد طبیعی نورون ضروری است. تغییرات در نسبت این ایزوفرم‌ها، مانند افزایش سطح تاو 4R، در بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی مانند زوال عقل فرونتوتمپورال همراه با پارکینسونیسم مرتبط با کروموزوم 17 (FTDP-17) دخیل است.

فعل و انفعال پویا این ایزوفرم‌های تاو در تنظیم پایداری میکروتوبول، انتقال آکسونی و ساختار عصبی بر اهمیت آن‌ها در حفظ سلامت نورون‌ها تاکید می‌کند. عدم تنظیم نسبت های ایزوفرم یا وجود تغییرات غیرطبیعی پس از ترجمه می تواند منجر به تجمع تاو شود و به بیماری های نورودژنراتیو کمک کند.

پروتئین تاو می تواند به اشکال مختلف وجود داشته باشد، از حالت محلول و مونومر تا توده های نامحلول. در بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی مانند بیماری آلزایمر و برخی بیماری‌های تائوپاتی، تاو دچار تغییرات غیرطبیعی پس از ترجمه می‌شود که منجر به تشکیل گره‌های نوروفیبریلاری می‌شود. این توده ها عملکرد نورون ها را مختل می کنند و از مشخصه های این اختلالات هستند.

اهمیت بالینی پروتئین تاو (Tau):

پاتوژنز پروتئین تاو (Tau) در بیماری‌های نورودژنراتیو مختلف شامل تجمع غیرطبیعی پروتئین تاو است که منجر به تشکیل گره‌های نوروفیبریلاری و متعاقب آن اختلال عملکرد عصبی می‌شود. تائوپاتی ها گروهی از اختلالات هستند که با این آسیب شناسی مرتبط با تاو مشخص می شوند. در اینجا مروری بر پاتوژنز پروتئین تاو در بیماری‌های نورودژنراتیو مختلف آورده شده است:

بیماری آلزایمر (AD):

• در AD، تجمع پروتئین تاو در پیچ‌های نوروفیبریلاری یک ویژگی بارز آسیب‌شناسی عصبی است.
• فسفوریلاسیون غیرطبیعی و تغییرات پس از ترجمه تاو عملکرد طبیعی آن را مختل می کند و باعث جدا شدن آن از میکروتوبول ها و تجمع آن می شود.
• این توده ها در نورون ها تجمع می یابند و منجر به اختلال در حمل و نقل درون سلولی، اختلال عملکرد سیناپسی و مرگ سلول های عصبی می شوند و به زوال شناختی و از دست دادن حافظه کمک می کنند.
• شواهد اخیر نشان می دهد که تاو از طریق “دانه های” الیگومری که در ساختاری به نام سیناپس حرکت می کنند، در مغز پخش می شود که به سلول عصبی اجازه می دهد سیگنال الکتریکی یا شیمیایی را به سلول عصبی دیگر منتقل کند. مقدار کل تاو غیر طبیعی در مغز AD با مرحله و شدت بیماری مرتبط است.

پاتوژنز پروتئین تاو (Tau) در بیماری آلزایمر

دو ویژگی نوروپاتولوژیک مشاهده شده در مغز بیماران مبتلا به زوال عقل بیماری آلزایمر (AD) وجود پلاک‌های متشکل از پپتیدهای بتا آمیلوئید (آبتا) و پیچ‌های نوروفیبریلار درون سلولی حاوی پروتئین‌های تاو (واحد مرتبط با توبولین) هیپرفسفریله شده است. این 2 گروه از مولکول‌ها ثابت‌ترین نشانگرهای زیستی بیماری هستند که در عمل بالینی و تحقیقاتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تصویربرداری توموگرافی گسیل پوزیترون (PET) با استفاده از رادیو ردیاب آمیلوئید (آمیلوئید-PET) تایید شده توسط سازمان غذا و داروی ایالات متحده برای تجسم وجود ضایعات آمیلوئید در قشر مغز در برخی از مراکز تخصصی موجود است. اندازه گیری پپتیدهای Abeta42 و برخی پروتئین های فسفریله Tau (مانند p-Tau181) در مایع مغزی نخاعی (CSF) ممکن است به عنوان وسیله ای برای ارزیابی وجود آسیب شناسی آمیلوئید استفاده شود.

به طور خاص، نشان داده شده است که استفاده از نسبت p-Tau181/Abeta42 یک نشانگر جایگزین عالی برای بار پلاک آمیلوئید است که ناشی از افزایش رسوب بتا آمیلوئید 1-42 در مغز است. استفاده از این نشانگرهای زیستی در معیارهای تشخیصی تحقیق اجماع جدید برای AD، اختلال شناختی خفیف (MCI) و AD پیش بالینی پیشنهاد شده توسط موسسه ملی پیری آمریکا و چارچوب تحقیقاتی انجمن آلزایمر گنجانده شده است.

تغییرات پاتولوژیک مرتبط با AD با افزایش غلظت CSF t-Tau و p-Tau منعکس می شود. افزایش CSF t-Tau منعکس کننده شدت آسیب و دژنراسیون عصبی و آکسونی است و با پیشرفت سریعتر از MCI به AD همراه است. افزایش غلظت p-Tau CSF همچنین با پیشرفت سریع‌تر از MCI به AD همراه با کاهش سریع‌تر شناختی در بیماران AD و در موارد زوال عقل خفیف AD همراه است.

غلظت تاو کل (t-Tau) و تاو فسفریله (p-Tau181) مایع مغزی نخاعی (CSF) تقریباً 2 تا 3 برابر در بیماران مبتلا به AD خفیف تا متوسط در مقایسه با گروه کنترل همسان با سن افزایش می یابد.

تفسیر نتایج پروتئین تاو و آمیاوئید بتا در بیماری آلزایمر

زوال عقل قدامی (FTD):

•  FTD شامل گروهی از اختلالات است که با انحطاط پیشرونده لوب های پیشانی و تمپورال مغز مشخص می شود.
• در برخی موارد FTD، تجمعات پروتئین تاو آسیب شناسی غالب است. تجمع غیرطبیعی تاو فرآیندهای سلولی را مختل می کند و منجر به اختلال عملکرد و انحطاط عصبی می شود.
• جهش های تاو یا تغییرات در بیان ایزوفرم های تاو می تواند به آسیب شناسی تاو در FTD کمک کند.

فلج فوق هسته ای پیشرونده (PSP):

• PSP یک اختلال نورودژنراتیو نادر است که با تجمع تاو در نورون ها مشخص می شود.
• تجمعات تاو در PSP عمدتاً در ساختارهای ساقه مغز و مناطق خاصی از قشر مغز یافت می شوند.
• تجمع تاو عملکردهای سلولی از جمله ثبات میکروتوبول و انتقال آکسون را مختل می کند و منجر به اختلالات حرکتی و شناختی می شود.

دژنراسیون کورتیکوبازال (CBD):

• CBD با تجمع تاو در درجه اول در قشر و عقده های پایه مشخص می شود.
• تجمعات تاو عملکرد نورون ها را مختل می کند که منجر به مشکلات حرکتی، اختلالات شناختی و سایر علائم عصبی می شود.
• تظاهرات بالینی CBD به دلیل توزیع گسترده پاتولوژی تاو می تواند متنوع باشد.

بیماری پیک (Pick’s Disease):

• بیماری پیک شکل نادری از FTD است که با تجمع پروتئین تاو غیرطبیعی در نورون ها مشخص می شود و منجر به تشکیل اجسام پیک می شود.
• این تجمعات عملکرد نورون ها را مختل می کنند و به تغییرات شناختی و رفتاری کمک می کنند.

سایر بیماری های عصبی:

• غلظت بالای پروتئین t-Tau CSF در سایر بیماری های عصبی مانند بیماری پریون یا بیماری کروتسفلد-جاکوب (CJD) یافت می شود. در این شرایط، افزایش غلظت t-Tau و افزایش نسبت t-Tau به p-Tau دارای ویژگی بسیار بالایی برای تشخیص افتراقی CJD است.

مکانیسم‌های دقیق زیربنای تجمع پروتئین تاو و اثرات بعدی آن بر عملکرد عصبی هنوز تحت بررسی است. عواملی مانند تغییرات پس از ترجمه، ایزوفرم های تاو، جهش های ژنتیکی و برهمکنش با سایر پروتئین های سلولی در آسیب شناسی تاو نقش دارند. محققان در تلاشند تا مسیرهای پیچیده‌ای را که منجر به تجمع تاو و پیامدهای آن می‌شود، با هدف توسعه استراتژی‌هایی برای جلوگیری یا کاهش تخریب عصبی مرتبط با تاو کشف کنند.

سوالات متداول 

آیا می توان پروتئین تاو را با استفاده از تکنیک های تصویربرداری شناسایی کرد؟

بله، پروتئین تاو را می توان با استفاده از تکنیک های تصویربرداری مانند اسکن توموگرافی گسیل پوزیترون (PET) تشخیص داد. محققان ردیاب های رادیویی تخصصی ایجاد کرده اند که به توده های تاو در مغز متصل می شوند. این ردیاب‌های رادیویی، پوزیترون‌هایی را ساطع می‌کنند که می‌توانند توسط اسکنرهای PET شناسایی شوند و امکان تجسم آسیب‌شناسی تاو را در افراد زنده فراهم می‌کنند. این فناوری بینش‌های ارزشمندی را در مورد توزیع و وسعت دانه‌های تاو در بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی مختلف ارائه می‌دهد.

تفاوت بین تائوپاتی و سایر بیماری های عصبی چیست؟

تائوپاتی اصطلاحی است که برای توصیف گروهی از بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی استفاده می‌شود که با تجمع غیرطبیعی پروتئین تاو در مغز مشخص می‌شود. این بیماری ها عبارتند از بیماری آلزایمر، زوال عقل فرونتومپورال (FTD)، فلج فوق هسته ای پیشرونده (PSP)، دژنراسیون کورتیکوبازال (CBD) و غیره. سایر بیماری‌های عصبی ممکن است شامل پروتئین‌های پاتولوژیک متفاوتی مانند آمیلوئید بتا در بیماری آلزایمر باشد. تمایز کلیدی تائوپاتی ها نقش مرکزی تجمع پروتئین تاو در پاتوژنز بیماری است.

آیا روش های درمانی برای هدف قرار دادن پروتئین تاو وجود دارد؟

بله، استراتژی های درمانی برای هدف قرار دادن پروتئین تاو و کاهش اثرات پاتولوژیک آن در حال توسعه است. هدف این استراتژی‌ها جلوگیری از تجمع تاو، افزایش پاکسازی توده‌های غیر طبیعی تاو و تعدیل برهم‌کنش‌های تاو با اجزای سلولی است. برخی از رویکردها شامل استفاده از مولکول‌های کوچک، آنتی‌بادی‌ها و ژن‌درمانی‌ها برای رسیدگی به آسیب‌شناسی تاو است. آزمایشات بالینی برای آزمایش اثربخشی این درمان ها در بیماری های عصبی در حال انجام است.

تغییرات پس از ترجمه چگونه بر رفتار پروتئین تاو تأثیر می گذارد؟

تغییرات پس از ترجمه (PTMs) شامل تغییرات شیمیایی در پروتئین ها پس از سنتز آنها می شود. در پروتئین تاو، PTM هایی مانند فسفوریلاسیون، استیلاسیون و گلیکوزیلاسیون می توانند بر رفتار آن تأثیر بگذارند. به عنوان مثال، فسفوریلاسیون غیر طبیعی تاو، اتصال آن به میکروتوبول ها را مختل می کند و منجر به جدا شدن و تجمع بعدی می شود. PTM ها می توانند ساختار، ثبات و تعامل تاو با سایر اجزای سلولی را تغییر دهند و به رفتار بیماری زا آن در بیماری ها کمک کنند.

مکانیسم های مولکولی زیربنای تجمع پروتئین تاو چیست؟

مکانیسم های مولکولی تجمع پروتئین تاو شامل انتقال از حالت طبیعی و محلول آن به دانه های نامحلول است. تغییرات غیرطبیعی پس از ترجمه، مانند هایپرفسفوریلاسیون، برهمکنش تاو با میکروتوبول ها را تضعیف می کند و به خود پیوندی آن کمک می کند. این منجر به تشکیل الیگومرهای کوچک می شود که سپس به ساختارهای نامحلول بزرگتری مانند گره های نوروفیبریلار تبدیل می شوند. این توده ها عملکرد سلولی را مختل می کنند و به تخریب عصبی کمک می کنند.

چه عواملی موجب تغییر در ساختار طبیعی پروتئین تاو می گردد؟

عواملی که به تغییرات در ساختار طبیعی پروتئین تاو کمک می کنند شامل جهش های ژنتیکی، تغییرات غیرطبیعی پس از ترجمه، برهمکنش با پروتئین های دیگر و تأثیرات محیطی است. جهش های ژنتیکی می توانند ترکیب ایزوفرم تاو را تغییر دهند یا تمایل آن به تجمع را افزایش دهند. PTM ها می توانند ساختار و عملکرد تاو را تغییر دهند و منجر به رفتار غیرعادی شوند.

آیا تغییر در ساختار طبیعی پروتئین تاو در جنس زن و مرد متفاوت است؟

تحقیقات کنونی تفاوت های قابل توجهی بر اساس جنسیت در تغییر ساختار طبیعی پروتئین تاو را شناسایی نکرده است. با این حال، مطالعات بر روی تفاوت‌های جنسیتی در تائوپاتی‌ها، مانند بیماری آلزایمر، نشان می‌دهد که زنان ممکن است به دلیل ترکیبی از عوامل ژنتیکی، هورمونی و سبک زندگی در معرض خطر بیشتری برای ابتلا به این بیماری باشند. تحقیقات بیشتری برای کشف تفاوت‌های بالقوه جنسیتی خاص در رفتار و تجمع پروتئین تاو مورد نیاز است.

در سایت Bright Focus در مورد پروتئین تاو بیشتر بخوانید:

پروتئین های تاو در مغز افراد مبتلا به بیماری آلزایمر به اشتباه تا شده و شکل غیر طبیعی دارند. پروتئین طبیعی تاو بخشی از ساختاری به نام میکروتوبول را تشکیل می دهد. یکی از عملکردهای میکروتوبول کمک به انتقال مواد مغذی و سایر مواد مهم از یک قسمت از سلول عصبی به قسمت دیگر است.

در جای دیگر وب: