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【前沿】 《自然》子刊发布阿尔茨海默氏症重要发现

2017-08-03 神经科技 天大神经工程

阿尔茨海默病(AD)又称为原发性老年痴呆症,是一种起病隐匿的与年龄相关的、以进行性认知障碍以及记忆力减退为特点的中枢神经退行性病变。由于起病隐匿,仅仅当老年人出现记忆障碍、痴呆、失用、失认等比较明显的临床症状时,才会被家人所发现,多见于70岁以上老年人。

阿尔兹海默症(AD)典型的症状包括记忆减弱、认知障碍、语言衰退。随着病情的发展,患者的大脑会出现神经细胞死亡,且医学上目前还没有减缓、逆转大脑萎缩的方法。


为了找到对策,我们需要对阿尔兹海默症的致病机理深入挖掘,找到大脑细胞衰亡的分子机制。近期,一篇在线发表在《自然神经科学》《Nature Neuroscience》上的学术文章揭示了AD患者大脑细胞死亡的新通路。


Salvatore Oddo教授

来自于亚利桑那州立大学-Banner Health的神经学家Salvatore Oddo和来自于Translational Genomics研究所(TGen)、加州大学的团队完成了这一研究。他们首次证明,一种新的程序性死亡——necroptosis(坏死性凋亡)会导致神经细胞死亡,从而造成阿尔兹海默症的病情恶化、认知能力下降、大脑组织萎缩。


01

何为Necroptosis?

Necroptosis是指由一系列蛋白引发的细胞由内而外的坏死过程。已有研究表明,necroptosis与多发性硬化症 ( MS )、肌萎缩侧索硬化症(ALS)有关。现在,科学家们第一次证实,它同样也参与阿尔兹海默症。

“我们已经明确知道,AD患者的大脑神经元会死亡。相比于正常人,他们的大脑体积小、重量轻。虽然大脑萎缩的病症已经发现了100多年,但是迄今为止,这一死亡机制却一直未被解析透彻。” Oddo表示道。

02

Necroptosis如何引发大脑细胞坏死?

Necroptosis最初是由炎症引发的。3个关键蛋白——RIPK1、RIPK3和MLKL促成了坏死性凋亡的开始。过去的研究已经表明,RIPK1和RIPK3蛋白会形成一个丝状复合体——“necrosome”。

现在,Oddo团队发现,Necrosome的形成会启动细胞坏死。它会激活MLKL蛋白,从而进一步影响细胞的线粒体,最终导致细胞死亡。

TGen副教授Winnie Liang表示,MLKL在细胞坏死性凋亡过程中发挥着“承上启下”的关键作用。

首先在研究中,研究人员首先对12个死亡的AD患者脑组织和11个非AD患者的脑组织进行了检查,他们发现,三个与程序性坏死有关的关键蛋白——RIPK1、RIPK3和MLKL都存在于AD患者脑内,而且RIPK1和MLKL水平明显比健康人要高得多。

值得注意的是,超过一半的MLKL存在于神经元中,还有1/3出现在小胶质细胞中,而MLKL蛋白水平的升高一直被认为是细胞膜损坏和细胞死亡的标志。为了巩固他们的发现,研究人员扩大了样本量,对97名AD和98名非AD死亡的患者进行了检测,同样发现了这些现象。

在接下来的研究中,研究人员发现,在程序性坏死启动的过程中,RIPK1会与PIPK3结合,这一结合会进一步激活MLKL,这与过去已经证实的启动过程是一致的。

那么在AD的种种症状中,还有哪些与程序性坏死有关呢?首先就是大脑的重量,研究人员发现,三个关键蛋白中RIPK1的量与AD患者大脑重量呈负相关,而非AD患者的大脑重量则不受影响

                                               大脑重量与 RIPK1 呈负相关

另外,利用免疫共沉淀的方法,研究人员证实了一半左右的RIPK1和MLKL都会参与Tau蛋白的病理变化,而它们与β-淀粉样蛋白斑块的形成却没有关系。

研究人员还评估了被检测者们的 Braak 分级,Braak 分级是德国的解剖学家 Heiko Braak 在 1991 年提出的,依据 Tau 蛋白组成的神经纤维缠结的数量和位置将其分为 6 个发展阶段。从 1 期至 6 期,大脑中神经纤维缠结逐渐增多、扩散,患者的病症也越来越严重 [7]。他们发现,对于 AD 患者来说,RIPK1 和 MLKL 的水平与 Braak 分级呈正相关关系,也就是说,这两个蛋白的水平越高,患者的症状就越严重。

03

Necroptosis影响患者认知能力

为了评估坏死蛋白水平与认知健康之间的关系,研究团队对已发生necroptosis的AD患者采用简易精神状态检查表(MMSE)进行认知障碍评估。结果显示,RIPK1和MLKL蛋白高表达与MMSE分值降低有很大的关联性。

所以,necroptosis与阿尔兹海默症之间的关联,主要表现为细胞死亡和认知障碍。

如何减缓这些恶性循环?研究团队以AD小鼠为模型证实,通过阻断RIPK1能够抑制necroptosis通路,从而减缓神经细胞死亡。更重要的是,necroptosis通路被抑制的小鼠表现出更好的认知能力。

04

AD治疗的新方向、希望

这项研究为阿尔兹海默症研究打开了一扇新的窗口,为治疗大脑细胞消亡提供新的希望。

Oddo强调,RIPK1、RIPK3和MLKL蛋白是很多药物的潜在靶点。虽然阿尔兹海默症的致病因素有很多,但是对致病机理的一步步挖掘有助于我们找到对策,有望在病症出现、神经衰亡之前就进行防治。

引发老年痴呆的致病因素可能并不单一,但是已有的研究都表明,最终的后果都是神经元死亡。如果我们能够阻止这一过程,那么将有望控制病情发展。

来源:斯坦姆中国

编辑:格格


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