酒精使用一直与认知能力下降和痴呆症风险增加相关联。但德克萨斯A&M大学纳雷什·K·瓦希什特医学院在德克萨斯A&M健康进行的最新研究表明,酒精与阿尔茨海默病之间的关系比先前认为的更为复杂。
研究发现,酒精并非以相同方式影响所有与阿尔茨海默病相关的大脑变化,而是以不同方式与动物模型中的淀粉样蛋白β相关和tau蛋白相关病理相互作用,这两种病理过程是阿尔茨海默病涉及的关键病理机制。
该研究由神经科学与实验治疗学系王军博士实验室的博士后研究员黄宇飞博士领导。研究人员专注于酒精如何影响对行为灵活性至关重要的大脑回路,即在情况变化时调整行为的能力。这种能力在成瘾和阿尔茨海默病中常常受损。
"我们开始思考,参与灵活性和适应的相同回路是否在阿尔茨海默病中也起重要作用,"黄宇飞表示。
研究团队研究了一种称为皮质纹状体回路的大脑回路,该回路有助于控制决策和行为灵活性。当此回路不能正常工作时,人们可能难以适应新信息或变化的环境。
为测试酒精的影响,研究人员使用了代表不同阿尔茨海默病相关病理特征的动物模型。一个模型基于在大脑中形成斑块的淀粉样蛋白β蛋白,另一个模型基于在脑细胞内形成缠结的tau蛋白。
他们的发现令研究人员感到惊讶。
酒精对皮质纹状体回路(一条参与目标导向行为的主要神经通路)的通信产生了不同影响。在具有淀粉样蛋白β病理的动物模型中,酒精降低了回路中的通信;而在具有tau蛋白病理的模型中,酒精却增强了同一回路的通信。换句话说,相同的酒精暴露导致了截然相反的效果,具体取决于存在的阿尔茨海默病相关变化类型。
"这一发现完全出乎我们的意料,"黄宇飞表示,"我们原本预期酒精会以类似方式加剧两种状况,但事实并非如此。"
研究人员解释说,淀粉样蛋白β和tau蛋白对大脑的影响不同。淀粉样蛋白β病理通常与神经活动异常增加相关,而tau蛋白病理则常与脑细胞间通信减少相关联。基于这些已知差异,研究团队最初预期酒精会使每种模型进一步向其现有病理方向发展——在淀粉样蛋白β模型中增加回路通信,在tau模型中减少通信。然而,酒精产生了相反的模式,在淀粉样蛋白β模型中减少通信,而在tau模型中增加通信。
"结果几乎与我们的预期完全相反,"黄宇飞说,"这向我们凸显了生物学中的一个重要原则:结合两种风险因素并不总是产生简单的叠加效应。"
该研究增进了人们对阿尔茨海默病并非单一、统一疾病的认识。不同人群可能具有疾病阶段、病理、遗传和生活方式因素的不同组合,这可能影响大脑对酒精等外部因素的反应。
"这很重要,因为阿尔茨海默病并非统一的疾病,"黄宇飞表示,"人们在疾病阶段、大脑变化类型、遗传和生活方式因素方面可能存在差异。"
该研究还揭示了阿尔茨海默病研究与成瘾科学之间意想不到的联系。王军实验室长期以来一直研究酒精等物质如何影响参与学习和决策的大脑回路。这些研究表明,物质使用可导致大脑灵活性的长期变化,而这种变化在阿尔茨海默病早期也受到影响。
这种重叠促使研究人员思考酒精是否也可能影响阿尔茨海默病相关的大脑变化。
除对大脑信号的影响外,研究还发现酒精可能会干扰大脑中的免疫细胞,尤其是在淀粉样蛋白模型中。这些称为小胶质细胞的免疫细胞有助于维持大脑健康,并对淀粉样蛋白积累等疾病相关变化做出反应。
"酒精不仅改变了大脑回路功能,似乎还干扰了大脑中的免疫细胞反应,"黄宇飞表示,"这可能是酒精导致阿尔茨海默病相关大脑功能障碍的一种方式。"
尽管该研究是在动物模型中进行的,但研究人员表示,这些发现对人类健康提出了重要问题。酒精可能不会以相同方式影响所有具有阿尔茨海默病风险的人群。已经具有早期疾病相关大脑变化或携带遗传风险因素的人,可能对酒精暴露有不同的反应。
研究团队希望未来的研究能够将人类的酒精使用情况与淀粉样蛋白、tau蛋白和炎症标志物等大脑生物标志物结合起来考察。这有助于澄清酒精是否对已经处于阿尔茨海默病早期阶段的人群产生不同或更强的影响。
目前,该研究增进了人们对大脑健康是由生物学、环境和生活方式因素共同塑造的认识。酒精对大脑的影响并非单一,而是可能以比以往认为更为复杂的方式与现有状况相互作用。
最终,研究人员表示,目标不仅是更好地理解阿尔茨海默病,还要更好地理解日常暴露因素如何随着时间推移影响大脑健康。
本研究得到了国家酒精滥用与酒精中毒研究所(NIAAA/NIH;U01AA025932、R01AA027768和R01AA030293)以及德克萨斯A&M大学研究部目标提案团队(TPT)资助计划的资金支持。
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