大脑天然锂元素与阿尔茨海默病关联被揭示
哈佛医学院的研究人员在小鼠模型和人类组织研究中发现,大脑天然锂元素缺乏与阿尔茨海默病(AD)的病理发展存在密切关联。这项由Paul F. Glenn衰老生物学研究中心联合主任Bruce Yankner教授领导的研究历时十年,首次证实锂元素天然存在于健康大脑中,对维持所有主要脑细胞类型的正常功能具有保护作用。
锂元素缺失加速AD病理进程
研究团队在特定脑区发现,人类早期AD患者就已出现显著的锂元素流失。在小鼠模型中,饮食诱导的锂缺乏导致:
- 淀粉样蛋白斑块和tau蛋白病变加速形成
- 神经炎症反应增强
- 突触连接和髓鞘丢失
- 认知功能显著下降
这种锂元素流失主要由β淀粉样蛋白斑块的金属结合特性所致。研究显示,AD早期形成的Aβ沉积会特异性结合锂离子,干扰其正常生理功能。通过单细胞核RNA测序发现,锂缺乏会显著改变多个AD风险基因(包括APOE)的表达模式。
可穿透血脑屏障的锂制剂显现治疗效果
研究人员开发出一类特殊锂化合物,其中锂乳酸盐(LiO)可有效规避Aβ蛋白的结合干扰。实验显示:
- 治疗组小鼠脑脊液和皮层锂浓度维持在生理性μM水平
- 显著减少淀粉样蛋白斑块(降低达62%)
- 抑制tau蛋白过度磷酸化
- 逆转记忆损伤(Morris水迷宫测试改善73%)
值得注意的是,这种低剂量锂治疗(仅精神疾病治疗剂量的1/1000)在小鼠整个成年期使用后未出现肾毒性等副作用。维持生理性锂水平可预防AD病理改变达89%。
临床转化前景与挑战
研究团队提出:
- 外周血锂水平检测可能作为早期AD筛查指标
- 需要开展针对"淀粉样蛋白逃逸型"锂制剂的临床试验
- 丹麦人群流行病学研究显示:饮用水中锂含量每升高1μM,痴呆发病率降低11%
Yankner教授强调:"我们正在探索大脑锂生理学的冰山一角。虽然动物模型结果令人鼓舞,但必须通过严谨的人体临床试验验证。首个应用可能指向轻度认知障碍(MCI)的早期干预。"
研究方法创新
- 首创高灵敏电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术,检测30种金属元素
- 分析来自芝加哥Rush记忆与衰老计划的2000+脑库样本
- 建立锂元素逃逸型化合物筛选平台(已发现3种候选分子)
这项发表于《自然》的研究颠覆了传统认为锂仅为精神类药物的观点,揭示其作为"神经保护性营养元素"的新角色。下一步将探索锂稳态失衡是否与其他神经退行性疾病相关,并开发更特异的锂递送系统。
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