大脑中帮助塑造人类特质的细胞,对多发性硬化症也表现出独特的脆弱性。
研究人员在4月1日发表于《自然》杂志的两篇论文中报告,一种新发现的细胞修复机制无法跟上疾病造成的损伤速度,导致进展型多发性硬化症的典型特征——脑细胞死亡。
剑桥大学发育神经科学家戴维·罗威奇表示,这一发现揭示了多发性硬化症导致脑萎缩的重要且被忽视的机制。通过更深入理解多发性硬化症如何杀死脑细胞,科学家能够设计出预防认知能力下降的治疗方案。
每年约有1万名美国人被诊断出多发性硬化症。患者的免疫系统攻击大脑中的神经元,引发炎症并导致肌肉无力、刺痛和疼痛等不可预测的发作。既往研究主要聚焦于疾病如何导致神经纤维失去髓鞘——这种脂肪绝缘层有助于神经传递信号。但在疾病的第二阶段,即进展期,大脑中的神经元开始死亡。患者认知能力急剧下降,出现记忆和推理困难,同时伴随脑萎缩。
"目前几乎没有针对这一阶段的有效治疗,"加州大学旧金山分校神经科学家史蒂夫·芬奇表示。
先前研究已确定人类大脑皮层(大脑皱褶状最外层)中存在一类特定神经元,它们在进展型多发性硬化症中特别容易退化。这类被称为CUX2的神经元构成了大脑皮层的两层结构,被认为在认知和信息处理中发挥关键作用。芬奇指出:"这些皮层对造就人类特质至关重要。"
芬奇解释道,CUX2细胞在大脑发育过程中快速增殖,但这种高速度也带来代价——这些细胞积累DNA损伤的风险更高。
在第一篇论文中,研究团队确定了一种对CUX2细胞初始存活至关重要的DNA修复机制。这些细胞利用ATF4蛋白启动DNA修复反应,防止神经元发育过程中的损伤。当研究人员在小鼠体内关闭ATF4后,其大脑中的CUX2神经元迅速死亡。
随后,研究团队发现DNA损伤是CUX2细胞退化的首要原因。在多发性硬化症患者的脑组织中,CUX2神经元所在皮层的DNA损伤程度显著高于健康大脑。研究团队还观察了模拟多发性硬化症的小鼠模型,证实CUX2细胞确因DNA损伤而死亡。
研究人员认为,这些细胞在发育早期面临的DNA损伤可能使其在后期更加脆弱。当多发性硬化症引发的炎症破坏接踵而至时,它们便难以承受。罗威奇表示:"我们观察到这些细胞始终无法有效应对额外压力的一致性规律。"
他同时指出,尽管该领域研究主要致力于开发修复神经纤维髓鞘的疗法,但这一发现指明了未来治疗的新方向。
未参与该研究的爱丁堡大学神经学家唐·马哈德表示赞同:"这说明我们不能忽视神经细胞的内在脆弱性,这必须成为治疗靶点。"当前多发性硬化症治疗主要针对免疫系统引发的炎症。
"这只是漫长征程的开始,"马哈德说,"但却是至关重要的开端。"
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