Tau ist eine Proteinart, die Teil der strukturellen Funktion von Nerven ist, die für die effiziente Übertragung von Impulsen durch die Nerven erforderlich ist. Bestimmte Krankheiten können normales Tau in Formen verwandeln, die Nervenimpulse stören, und diese Gruppe von Krankheiten wird Tauopathien genannt. Beispiele sind die Alzheimer-Krankheit, die Parkinson-Krankheit und die kortikobasale Degeneration. Viele dieser Krankheiten entwickeln sich in den späteren Lebensstadien, einige jedoch im mittleren Alter oder früher.
Bei Menschen mit gesundem Gehirn ist das Tau-Protein Teil der Axone der Nerven. Nerven sind typischerweise längliche Zellen mit astähnlichen Vorsprüngen an einem Ende, die Dendriten genannt werden, und Axone, die regelmäßiger geformte astähnliche Vorsprünge sind, am gegenüberliegenden Ende. Nerven übermitteln Informationen untereinander durch chemische Signale. Dendriten empfangen die Signale, während Axone Signale an den nächsten Nerv weiterleiten.
Innerhalb der Nervenzelle, auch Neuron genannt, bewegt sich diese Information als elektrischer Impuls. Grundsätzlich wird das chemische Signal vom Dendritenende erkannt, das eine elektrische Version erzeugt, die zum Axonende gelangt und wieder in ein chemisches Signal umgewandelt wird. Tau-Protein, von dem es sechs einzelne Typen gibt, ist ein wesentlicher Bestandteil des Axonteils der Nervenzelle.
Gesunde Neuronen verwenden winzige Strukturen, die als Mikrotubuli bezeichnet werden, als Gerüst für die Zelle. Tau hilft, diese Mikrotubuli an Ort und Stelle zu halten und die Zelle in der richtigen Form zu halten. Die Anwesenheit von Tau hilft auch essentiellen Zellnährstoffen wie Sauerstoff und Glukose, sich durch die Zelle zu bewegen. Um eine effiziente Arbeit zu leisten, nimmt normales Tau-Protein eine bestimmte Form an.
Wenn das in den Nerven vorhandene Tau eine andere Form hat, kann die Funktion der Nervenzelle beeinträchtigt werden. Tauopathien decken ein breites Spektrum von Nervenkrankheiten ab, da „Pathy“ einfach Krankheit bedeutet, vom griechischen Wort Pathos. Jede Krankheit, die die Form und Funktion von Tau-Proteinen beeinträchtigt, ist daher eine Tauopathie.
Normales Tau faltet sich auf eine bestimmte Weise, aber abnormales Tau faltet sich anders, in unterschiedliche Formen. Abnorme Tau-Moleküle enthalten zusätzliche Phosphatgruppen, die die Art und Weise beeinflussen, wie sich das Protein selbst anordnet. Die unterschiedliche Struktur des gefährlichen Tau führt dazu, dass das Protein innerhalb der Nervenzelle anders wirkt. Es neigt dazu, in Klumpen am Dendritenende der Nervenzelle zusammenzukleben und die Übertragung elektrischer Impulse zu blockieren.
Diese Blockierung von Impulsen verursacht die Symptome von Tauopathien, die von Demenz bis hin zu Problemen bei der Bewegung der Muskeln reichen. Die Vielfalt der Symptome ist darauf zurückzuführen, dass Tau sowohl im Gehirn als auch in den Nerven um den Rest des Körpers vorhanden ist. Ein anormales Tau kann daher die geistigen Fähigkeiten der Person beeinträchtigen, wie beispielsweise bei der Alzheimer-Krankheit, oder stattdessen die Fähigkeit der Person, Bewegungen zu kontrollieren, wie beispielsweise bei der Parkinson-Krankheit, beeinträchtigen.
Beschädigte Nervenzellen können auch mit der Zeit absterben, was Tauopathien mit zunehmendem Alter verschlimmert und dazu führt, dass sie in die Gruppe von Erkrankungen fallen, die als degenerative Erkrankungen bekannt sind. Bestimmte Genmutationen werden mit einigen Tauopathien in Verbindung gebracht, insbesondere solchen, die in Familien vorkommen, wie beispielsweise der Alzheimer-Krankheit mit jüngerem Beginn. Andere Tauopathien, wie die normale Alzheimer-Krankheit, haben seit 2011 keine bekannte Ursache, und die Forschung läuft.