要治愈阿尔茨海默病和其他类型的痴呆症,我们需要了解它损害大脑的机制——包括神经元内部有毒蛋白质的积累最终如何导致细胞死亡。
细胞死亡有多种方式——包括身体用来清除废物的自毁机制,即细胞凋亡——但这些机制都不能完全解释神经退行性疾病中观察到的现象。
在一项发表于《自然通讯》的新研究中,由伦敦国王学院团队领导的研究人员记录了一种可能至关重要的贡献者——核溶解(karyoptosis)的作用,这是指细胞核退化的过程。
基于先前的研究,研究团队发现,当有害废物物质的积累速度超过细胞清除能力时,就会发生核溶解。更重要的是,他们确定了这一过程中可以被治疗针对的关键组成部分。
"大脑中细胞的死亡和损失导致了痴呆症患者经历的许多症状,"伦敦国王学院的神经科学家丽贝卡·卡斯特顿表示。
"我们的研究揭示了一系列新的化学事件,这些事件可以协调脑细胞的死亡。
"我们已经开始勾勒出核溶解如何工作的路线图,我很期待看到这可能在痴呆症研究界及更广泛领域带来的未来突破。"
通过对人类和大鼠脑细胞的实验室分析,研究人员发现,阻断神经元内部的垃圾清除过程——以触发蛋白质积累——会导致特定的化学连锁反应发生。
一种称为p38 MAP激酶的酶标记结构支撑蛋白LaminB1进行破坏,这对皮层神经元产生了毁灭性影响:细胞核解体并崩溃,并喷射出自身的内部物质。
这就是最基本的核溶解。值得注意的是,随后的细胞实验表明,当阻断p38 MAPK时,虽然有毒蛋白质积累没有变化,但细胞核解体和细胞破坏显著延迟。
"通过特异性地靶向p38 MAP激酶和LaminB1之间的相互作用,我们可能减缓细胞死亡过程,为更精确地针对特定神经退行性疾病的疗法争取时间,"伦敦国王学院的功能基因组学家马诺利斯·凡托表示。
同样重要的是:当研究人员分析了28名死于额颞叶痴呆(FTD)或阿尔茨海默病的患者中的3000个脑细胞时,他们发现前额叶皮层脑区域35%的细胞显示出核溶解的迹象——而健康同龄对照组中这一比例仅为15%。
"因此,核溶解可能解释了我们评估的这些痴呆症形式中相当大比例的神经元退化和最终的细胞死亡,"研究人员在已发表的论文中写道。
"我们的研究揭示了一系列新的化学事件,这些事件可以协调脑细胞的死亡。"——神经科学家丽贝卡·卡斯特顿
下一步的重要工作之一是进行实验,针对这里确定的作为核溶解核心的酶和蛋白质组合。这应该让科学家们更多地了解可能治疗方法的可行性。
痴呆症有多种不同形式,受多种过程和风险因素影响。理解并治疗这种疾病的复杂性部分原因在于其复杂性。
然而,即使核溶解只在某些痴呆症病例中解释部分细胞死亡,它似乎也是连接痴呆症与神经元退化的一个主要罪魁祸首——推迟或防止这种退化将产生巨大影响。
"数十年来,我们一直知道有毒蛋白质会在阿尔茨海默病和额颞叶痴呆中积累,但它们如何导致脑细胞损失的确切机制一直不明确,"支持这项研究的阿尔茨海默病研究英国组织的高级研究经理萨拉·罗德里格斯表示。
"核溶解的识别是寻找能够阻止或减缓细胞损失的治疗靶点的关键一步。它可以帮助扩大针对疾病根本原因的疗法的时间窗口,使我们更接近于治愈痴呆症。"
该研究已发表在《自然通讯》期刊上。
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