Indagine sulla diffusione della Tau in Drosophila

La patologia TAU nella malattia di Alzheimer (AD) e in disturbi cerebrali simili porta alla morte dei Neuroni, alla perdita delle connessioni tra neuroni e a un calo della funzione cerebrale. Nell'AD, le proteine tau problematiche compaiono presto nella corteccia entorinale e nel tronco encefalico. Si diffondono in aree cerebrali collegate in un modo prevedibile, il che aiuta i dottori a stadiar la malattia dopo la morte esaminando il tessuto cerebrale. Questa diffusione è stata osservata in pazienti vivi con AD usando tecniche di imaging speciali che evidenziano le proteine tau. Nei disturbi tau correlati, di solito la patologia tau inizia in regioni cerebrali specifiche e poi si diffonde in tutto il cervello.

#Come Si Diffonde Tau

La ricerca suggerisce che le proteine tau si muovono tra le regioni cerebrali tramite le connessioni neuronali. I neuroni in una zona possono rilasciare tau, che i neuroni vicini possono poi assorbire. Negli esperimenti sugli animali con topi, quando la tau umana è espressa solo nella corteccia entorinale, tau si accumula in quell'area e anche in regioni cerebrali vicine, come l'ippocampo. Alcuni studi hanno mostrato tau nei neuroni postsinaptici connessi a quelli che esprimono tau umana, evidenziando come tau si diffonde attraverso le sinapsi.

L'iniezione di tau dai cervelli di soggetti deceduti con disturbi tau nei topi porta anche all'accumulo di tau nei cervelli di quei topi, indicando che tau può muoversi dal sito di iniezione a aree connesse. Anche se questi esperimenti sui topi hanno alcune limitazioni, le evidenze umane supportano la teoria che tau si diffonde in questo modo. Nell'AD e nei disturbi tau correlati, l'imaging cerebrale ha mostrato che tau si accumula in regioni cerebrali che sono funzionalmente collegate.

Ovunque tau si accumuli nel cervello, i neuroni e le connessioni muoiono, rendendolo un obiettivo promettente per il trattamento. Tuttavia, i modelli di topo per studiare la diffusione di tau possono richiedere molto tempo per mostrare risultati e sono costosi. I ricercatori hanno anche provato a usare cellule umane coltivate in laboratorio, ma queste cellule si comportano in modo diverso dalle cellule cerebrali adulte e mancano di reti cerebrali complete.

#Esplorando Drosophila come Modello

Il moscerino della frutta, Drosophila melanogaster, offre vantaggi per studiare la diffusione di tau. Drosophila ha una vita breve e molti strumenti disponibili per cambiare l'espressione genica in diversi tipi di cellule. In ricerche precedenti, l'espressione di tau umana in Drosophila ha portato a degenerazione neuronale ed è stata utile per trovare modi per ridurre la tossicità di tau. Alcuni studi mostrano che tau si lega a determinate proteine in Drosophila, influenzando la sua tossicità.

Studi precedenti usando Drosophila hanno mostrato che tau può diffondersi dalla retina ad altre aree cerebrali. Tuttavia, non è chiaro se questa diffusione avvenga attraverso le sinapsi o sia dovuta a neuroni morenti che rilasciano tau. In questa ricerca, gli scienziati hanno usato un sistema speciale di Drosophila per esprimere tau umana e una proteina fluorescente in neuroni specifici, mentre etichettavano neuroni connessi con un altro marcatore fluorescente. Questo setup mirava a determinare se tau si diffonde attraverso le sinapsi.

Inoltre, lo studio ha esaminato come fattori noti per influenzare la diffusione di tau nei mammiferi influenzano questo processo in Drosophila. Un fattore è l'Amiloide-β (Aβ), che si è dimostrato peggiore per la diffusione di tau nei topi. Studi recenti su esseri umani suggeriscono che Aβ può causare l'accumulo di tau, quindi questo studio ha esaminato la diffusione di tau esprimendo anche Aβ umano.

Un'altra idea era che avere bassi livelli di tau umano nei neuroni riceventi potesse aiutare la diffusione di tau. Topi più vecchi mostrano una maggiore diffusione di tau, e l'invecchiamento in Drosophila è stato collegato in modo simile a una maggiore propagazione di tau. Pertanto, i ricercatori hanno controllato come l'invecchiamento influisce sulla diffusione di tau studiando moscerini fino a 4-6 settimane di età.

#Metodi Usati nello Studio

I moscerini sono stati tenuti in condizioni controllate a 25 °C su un ciclo di luce/buio, usando cibo standard. Solo le mosche femmine sono state studiate in questa ricerca. Lo studio mirava ad analizzare vari stock di Drosophila ottenuti da un centro di stoccaggio.

Per creare nuovi Drosophila in grado di esprimere tau umano, i ricercatori hanno usato tecniche genetiche specifiche. L'obiettivo era generare moscerini contenenti tau umano che potessero essere studiati nel contesto della diffusione di tau.

I moscerini sono stati preparati per studi cerebrali rimuovendo le teste e fissandole in una soluzione per preservare la loro struttura. Sono stati poi lavati e colorati con specifici anticorpi per visualizzare tau e altre proteine. Sono stati testati vari anticorpi per assicurarsi che etichettassero specificamente tau umano senza legarsi ad altre proteine.

#Osservazioni Riguardo la Posizione di Tau

I ricercatori cercavano tau umano al di fuori dei neuroni espressori nel modello di Drosophila. Hanno focalizzato l'attenzione su neuroni specifici noti per essere ben caratterizzati e situati a distanza dai loro corpi cellulari, il che dovrebbe consentire un'osservazione più efficace della diffusione di tau. Purtroppo, non hanno trovato tau umano che si diffondeva oltre i neuroni che lo esprimevano, nemmeno a temperature più elevate.

Per vedere se la diffusione di tau fosse influenzata dal tipo di tau o dalla presenza di Aβ, i ricercatori hanno condotto esperimenti aggiuntivi. Hanno esaminato diversi tipi di tau umano e li hanno combinati con diverse forme di Aβ nel modello di Drosophila. Tuttavia, non sono riusciti ancora a rilevare tau al di fuori dei neuroni espressori, indicando una mancanza di diffusione tau trans-sinaptica.

#Ulteriori Investigazioni con Diversi Tipi di Neuroni

Per determinare se il numero ridotto di neuroni fosse la ragione per l'assenza di diffusione di tau, i ricercatori hanno espresso tau umano in una popolazione più ampia di neuroni olfattivi. Hanno cercato di vedere se hTau potesse diffondersi dai neuroni olfattivi primari ai neuroni ad essi connessi. Hanno indagato se hTau dovesse essere presente nei neuroni riceventi perché potesse "seminare" la diffusione di tau.

Nonostante avessero una popolazione più grande di neuroni, non hanno osservato alcuna prova di movimento di tau dai neuroni olfattivi ai neuroni di proiezione downstream. Questo è stato vero anche quando lo studio ha usato un setup genetico che ha alterato tau in tutti i neuroni.

#Conclusione sul Ruolo di Drosophila nella Patologia Tau

Dopo numerosi test, i ricercatori hanno scoperto che Drosophila non mostrava la stessa diffusione di tau osservata nei mammiferi. Anche se Drosophila è utile per molti studi neurodegenerativi, non è adatta per screening ad alta capacità volti a trovare modificatori della diffusione di tau.

Lo studio ha anche evidenziato problemi con l'uso di determinati anticorpi tau, che hanno mostrato legami non specifici nei cervelli di Drosophila privi di tau umano. I risultati hanno sottolineato che sono necessari anticorpi specifici, come Tau 5A6 e AT8, per osservazioni chiare.

In generale, la resistenza di Drosophila alla diffusione tau trans-sinaptica potrebbe fornire spunti su perché questa diffusione avvenga nei mammiferi. Studi futuri potrebbero indagare i componenti mancanti in Drosophila per comprendere meglio i meccanismi che portano alla propagazione di tau negli esseri umani.

#Implicazioni per la Ricerca Futuro

Questa ricerca sottolinea l'importanza dei sistemi modello nello studio di malattie come l'AD. Anche se Drosophila potrebbe non essere ideale per studiare la diffusione di tau, offre spunti preziosi su altri aspetti della neurodegenerazione, inclusa la tossicità di tau e la funzione neuronale.

Lo studio incoraggia i ricercatori a esplorare i fattori che potrebbero mancare in Drosophila ma essere presenti nei mammiferi che consentono la diffusione di tau. Comprendendo queste differenze, gli scienziati potrebbero identificare nuovi obiettivi terapeutici o strategie per trattare efficacemente le tauopatie.

In conclusione, mentre Drosophila ha limitazioni riguardo alla diffusione di tau, rimane uno strumento potente per scoprire aspetti delle malattie neurodegenerative, incoraggiando la continua ricerca di modelli e tecniche appropriati che possano colmare il divario tra piccoli organismi e condizioni umane complesse.