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肠道凶铃 | 帕金森病竟是从肠道爬进大脑的,脑-肠轴方向再添突破性研究

Nexbrio 知几未来研究院 2022-01-16

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最新研究显示:帕金森氏症起源于肠道细胞,并能随神经元向大脑传播。


而切断连接大脑和肠道的迷走神经,可以阻止帕金森氏症的发展及相关病症的出现。


该研究提供了一个更新、更准确的模型,利用这个模型,我们能够判断当前的治疗方法是否能够预防或阻止帕金森病的发展。

研究名称:Transneuronal Propagation of Pathologic a-Synuclein from the Gut to the Brain Models Parkinson's Disease

期刊:Neuron

发表时间:2019年6月

IF:14.403

DOI: 10.1016/j.neuron.2019.05.035


2019年6月,神经科学领域最有影响期刊之一的《Neuron》上,刊登了有关帕金森氏症的最新研究进展:约翰 · 霍普金斯医学院的研究人员通过小鼠实验,再次证明了帕金森氏症起源于肠道细胞,并能随着身体的神经元向大脑传播。


同时,这项研究还提供了一种更新、更准确的检测模型,利用这个模型,我们就能对治疗方法作出评估,判断其能否预防或阻止帕金森氏症的发展。



帕金森氏症(Parkinson's disease,PD)是一种常见的慢性神经系统变性疾病,世界著名的拳王阿里、超现实主义画家萨尔瓦多·达利、中国数学家陈景润和文学巨匠巴金等都曾是帕金森患者。


图中从左往右以此为:阿里、萨尔瓦多·达利、陈景润、巴金

 

帕金森氏症的发病与一种叫做α-突触核蛋白的蛋白质密切相关。(请大家牢牢记住“α-突触核蛋白”这个名字,它也是接下来2019年这项研究中的绝对C位)


大量研究已经证实,α-突触核蛋白在大脑中大量积累是帕金森氏症的重要特征之一这种积累会导致我们的脑细胞、神经组织以及脑组织逐步死亡,我们的身体也会随之丧失运动能力、思考能力或调节情绪的能力。


而上述变化的外在表现,就是手抖、僵直、动作迟缓、易跌倒——这也是帕金森氏症的典型症状。



有趣的是,α-突触核蛋白并不是只在大脑中出现过。

 

早在2003年,德国神经解剖学家Heiko Braak就发现,在帕金森患者中,在由中枢神经系统所控制的肠道中,也会堆积α-突触核蛋白


更巧的是,这些α-突触核蛋白的出现时机,通常与帕金森氏症的早期症状(如便秘)出现时间一致


据此,约翰霍普金斯大学医学院神经病学副教授Hanseok Ko有了一个“大胆的假设”,帕金森氏症可能顺着肠道和大脑的连接神经,“爬”进了大脑。

 

为了验证这一猜想,也就有了2019年这一场“小心求证“的试验。


肠道注射实验室合成的α-突触核蛋白可导致帕金森病变

 

首先,研究人员向健康小鼠的肠道中注射了25微克的α-突触核蛋白,然后分别在注射后的一个月、三个月、七个月和十个月取样并分析了老鼠的脑组织。


在为期10个月的实验过程中,研究人员发现:最初,α-突触核蛋白只是出现在迷走神经和肠道的连接处,但随后,却会慢慢地扩展到大脑的各个区域,造成脑细胞死亡。

 

随后,研究人员再次重复了这一试验过程。唯一不同的是,切除了小鼠体内连接肠道和大脑的迷走神经。惊人的结果出现了:切断了迷走神经后,小鼠的脑细胞竟然活下来了。


这意味着,那个听起来有些匪夷所思的猜想竟然是真的:帕金森病的确是顺着肠道和大脑的连接神经,“爬”进了大脑,“杀死”了大脑。

 

α-突触核蛋白在小鼠体内的传播途径

 

接下来,为了进一步评估了这些生理差异是否会在帕金森氏症的进展中导致小鼠行为改变,研究人员又在三组小鼠中比较了其筑巢和探索新环境两个行为。

 

三组小鼠分别是:

  1. 组一:注射了α-突触核蛋白的小鼠;

  2. 组二:注射了α-突触核蛋白,并切断了迷走神经的小鼠;

  3. 组三:没有任何处理的对照组小鼠。


1)筑巢

在筑巢试验中,研究人员使用了建巢量表对小鼠的筑巢行为进行打分,评分范围为0-6分。

 

结果发现:

  1. 注射了α-突触核蛋白后,小鼠的总得分会明显降低。对照组和切断的迷走神经组(组二)在建巢量表上的得分一致,为3分或4分;接受α-突触核蛋白注射、但迷走神经完好的小鼠(组一)得分低于1分。 

  2. 对精细运动控制能力也会明显下降。虽然大多数小鼠能够充分使用研究人员所提供的筑巢材料(共2.5g),但注射了α-突触核蛋白的小鼠(组一)只使用了不到0.5g的筑巢材料。


总的来说,在筑巢试验中所观察的结论,与“健康的小鼠挖的洞会又大又密,帕金森小鼠挖的洞更小更乱”的典型认知基本吻合

 

2)新环境探索

新环境试验中,研究人员把三组小鼠放入了一个大型开放的盒子中,然后用摄像机追踪了小鼠的行动,通过观察老鼠对新环境的反应,对小鼠的焦虑程度进行了检测。

 

结果发现:对照组小鼠和切断迷走神经的小鼠(组二)在盒子中心探索了20-30分钟;而接受α-突触核蛋白注射、但迷走神经完好的小鼠(组一)仅在盒子中心探索了不到5分钟,大部分时间都是在盒子边缘移动,说明组一中小鼠的焦虑程度相当高。

 

这一点,与过去观察到的人类帕金森氏症病症一致。通常,随着帕金森氏症的发展,我们的认知能力会逐步下降,因而会更容易感到焦虑,丧失探索新环境的意愿,变得“宅”、“封闭”、“边缘化”。

 

三组小鼠行为对比

 

这些发现进一步证明了肠道在帕金森氏症中的作用,并为我们提供了一个研究帕金森氏症发病过程的模型”,约翰 · 霍普金斯大学细胞工程研究所所长、医学院神经学教授Ted Dawson博士提到,“这对该领域来说是一个令人兴奋的发现,为疾病的早期干预提供了一个目标”。


除了支持Braak假说,该研究也为更准确地模拟特发性帕金森氏症的临床症状和表现(包括运动症状和非运动症状),同时,还避免了直接向大脑注射病理蛋白,为今后的研究提供了帮助。


据悉,下一步,研究人员将就α-突触核蛋白“爬进”大脑的具体路径进行探索,以期找到潜在的治疗方案。


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