虽然锰是一种参与许多身体功能的必需矿物质，但缺乏或过度暴露都会导致健康问题。保持均衡饮食通常能为大多数人提供足够的锰；然而，高剂量的暴露可能是有毒的，特别是对中枢神经系统。
慢性锰暴露可能导致一种称为锰中毒的情况，其症状类似于帕金森病，包括震颤、肌肉僵硬和认知障碍。
一项新研究发表在《科学信号》杂志上，利用模型系统和人类神经细胞展示了锰对中枢神经系统造成损害的机制。该研究还表明，维生素生物素可能具有保护作用，潜在地减轻锰引起的损害。
“暴露于像锰这样的神经毒性金属与帕金森综合症的发展有关，”罗切斯特大学医学中心（URMC）环境医学和神经科学系助理教授Sarkar Souvarish博士说，他是这项研究的主要作者。
“在这项研究中，我们应用了高分辨率质谱和先进的化学信息学计算进行非靶向代谢组学研究，在一个新开发的帕金森综合症模型中，发现了生物素代谢作为锰诱导神经退化的修饰因素。”
理解锰对大脑的损害
职业和环境长期暴露于锰，通常来自焊接烟雾和一些农村饮用水源，增加了帕金森综合症的风险，这种病症涉及与帕金森病相似但不同的神经症状。以前的研究表明，锰会与α-突触核蛋白结合，导致其错误折叠并在大脑中积累。
研究人员利用果蝇Drosophila开发了一个模拟人类职业锰暴露的模型，发现锰会引起运动缺陷、线粒体和溶酶体功能障碍、神经元损失以及寿命缩短。
研究团队通过使用由诱导多能干细胞（iPSC）衍生的人类多巴胺能神经元验证了这些发现，证明锰暴露选择性地损害这些细胞。多巴胺产生细胞的丧失是帕金森病和帕金森综合症的标志。
生物素来救援？
研究表明，B族维生素生物素，一种由肠道细菌合成的微量营养素，可以增强大脑中的多巴胺生产。生物素补充剂逆转了果蝇和iPSC衍生神经元中的神经毒性，改善了线粒体功能并减少了细胞损失。
这一发现与越来越多的科学认识相一致，即帕金森病是一种多系统疾病，早期症状往往出现在肠道，而肠道微生物组的变化可能对疾病有所贡献。
“生物素补充剂显示出作为减轻锰诱导神经退化的治疗策略的潜力，而且生物素在人体中的安全性和耐受性使其成为进一步探索的有希望的候选者，”Souvarish说。
“富含生物素的益生元或生产生物素的益生菌可能提供非药物干预选项，但还需要进行更多研究。”
此外，共同作者还包括URMC的Pablo Reina-Gonzalez、哈佛大学的Gali Maor以及哥伦比亚大学的Yunjia Lai和Gary W. Miller。
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