PNAS: 记忆丧失的凶手之一居然是海马脑区的“不速之客”——糖

脓毒性休克的病人面临的记忆和认知功能的丧失可能是由于在病情危重的情况下糖分被释放到血流中并进入大脑的结果。这项研究发表在《美国国家科学院期刊》（《National Academy of Sciences》）上，它解释了脓毒性休克后的病人过早地产生认识衰退的可能原因，并为治疗其他疾病造成的记忆丧失提供了研究思路。

伦斯勒理工学院生物催化和代谢工程的教授、该研究的主要作者 Robert Linhardt说：“这些糖进入到它们本不该进入的海马体中。我们认为糖进入的过程导致神经回路被破坏、断开或以错误的方式连接，从而造成海马体中的记忆重新被连接。而其中一个后果是丢失储存的记忆。”

这项研究是Linhardt和丹佛科罗拉多大学（University of Colorado Denver）医学系的败血症专家和助理教授-Eric Schmidt博士合作六年的最新成果。

脓毒症是一种全身性的身体感染。三分之一的脓毒症住院患者会发生脓毒性休克，休克的患者中一半会死亡。2016年，一项发表在《美国呼吸与危重病医学杂志》-《American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine》上的研究提出一种简单准确地确定脓毒性休克患者预后的测试。Schmidt 和 Linhardt博士也参与了这项研究。

这项测试使用尿液样本来检查一种糖胺聚糖的浓度，这种糖胺聚糖通常覆盖在血管和身体内其他成分的表面的细胞上。在脓毒性休克时，病人身体会释放出这些糖，研究小组发现高浓度的糖是死亡的预兆。这项测试被用于临床治疗，帮助医生寻找更有效的治疗方法。

研究的下一步是测试糖和与脓毒性休克相关的精神老化之间是否存在联系。发表在2月版《临床研究杂志》（《Journal of Clinical Investigations》）上的研究表明，在脓毒性休克期间，硫酸乙酰肝素（糖胺聚糖家族的重要成员）穿过血脑屏障进入大脑中记忆和认知功能至关重要的区域——海马体。

脑源性神经营养因子（BDNF）对海马体形成空间记忆的长时程增强至关重要，有证据表明，硫酸乙酰肝素可能与BDNF结合。研究人员还发现，如果重症监护室的脓毒症患者的血浆中富含硫酸肝素，可以预测出院后14天出现认知障碍。

图为：科学假设：内皮上糖胺聚糖粘附，败血症不仅诱导硫酸肝素裂解，也阻碍清除这些碎片的清除，导致糖胺聚糖在脓毒症患者循环中持续存在。

为了能够完全验证他们的理论，研究人员希望直观的看到硫酸乙酰肝素进入海马体并与BDNF结合。为了追踪硫酸乙酰肝素进入大脑， Linhardt's博士的研究小组花了两年时间合成一种带有稳定碳同位素的硫酸乙酰肝素。这种碳同位素与许多其他标记物质不同，其结构与天然糖相同，它是完全安全的。

在健康小鼠中，标记的硫酸乙酰肝素全部在20分钟内通过尿液排出，没有进入大脑。但是在败血症模型小鼠中，研究人员在它们大脑的海马区发现了少量带标记的硫酸乙酰肝素。

Linhardt's博士说：“现在我们找到了脓毒性休克导致认知损害的重要原因。这项研究为药物治疗提供了一个明确目标：找到与糖结合并清除糖分的物质，或者一种将糖转化为不会损害认知功能的酶。”

参考文献：

Xing Zhang el al., "Circulating heparin oligosaccharides rapidly target the hippocampus in sepsis, potentially impacting cognitive functions," PNAS (2019). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1902227116

作者信息

 

编译：coco（brainnews创作团队成员）

校审/排版：Simon （brainnews编辑部） 

题图：incolors.club

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