马萨诸塞州总医院布里格姆(Mass General Brigham)研究人员发现,阿尔茨海默病病理性缠结的主要成分——过度磷酸化tau蛋白,可能有助于保护大脑免受感染。
阿尔茨海默病的一种主要致病蛋白称为磷酸化tau蛋白(p-tau)。当p-tau附着过多的磷酸基团(这一过程称为过度磷酸化)时,它开始粘在一起,在脑神经细胞内形成称为"缠结"的团块。马萨诸塞州总医院布里格姆研究人员的一项新研究表明,tau蛋白的过度磷酸化可能是保护大脑免受感染的抗病毒反应的结果。研究成果已发表在《自然·神经科学》(Nature Neuroscience)期刊上。
"作为一名遗传学家,我一直好奇为什么人类进化出了易导致阿尔茨海默病的基因突变,"资深作者、马萨诸塞州总医院布里格姆神经病学系麦坎斯脑健康中心及遗传与衰老研究部门主任鲁道夫·坦齐博士(Rudolph Tanzi, PhD)表示,"我们的工作表明,我们认为仅具有病理性的阿尔茨海默病许多特征,可能曾经具有保护作用。"
坦齐认为,在人类寿命仅为30年或更短的年代,那些具有从淀粉样蛋白、缠结到神经炎症等阿尔茨海默病病理易感基因的人,可能对广泛感染具有生存优势。但随着寿命延长,这些相同的突变增加了患阿尔茨海默病的易感性。
"结合我们之前的研究表明,老年斑的主要成分淀粉样β蛋白是一种抗菌蛋白,我们相信阿尔茨海默病的病理可能是作为一种协调有序的脑部宿主防御系统而进化的,"坦齐说道。
研究人员使用对磷酸化tau蛋白有亲和力的人源神经元细胞培养模型,将细胞暴露于HSV1病毒中,目的是研究tau蛋白、病毒和神经元之间的相互作用。他们发现,HSV1感染导致tau蛋白过度磷酸化,随后形成聚集体,产生类似于阿尔茨海默病中观察到的病理现象。他们还发现,tau蛋白能够与病毒的衣壳结合,中和感染。这为神经元提供了一种保护因素,通过防止和捕获病毒来阻止其攻击细胞。
在反馈机制中,感染HSV-1的神经元在形成缠结时释放过度磷酸化tau蛋白,而过度磷酸化tau蛋白随后与病毒结合,阻止其进一步攻击神经元。
"我们的发现揭示了tau蛋白作为抗HSV1病毒(可能还有其他病毒)的抗病毒蛋白的重要新作用,"马萨诸塞州总医院布里格姆神经病学系主要作者威廉·艾默博士(William Eimer, PhD)表示,"缠结最初可能是为了应对淀粉样蛋白和病毒感染而形成的,目的是防止病毒在大脑中从一个神经元传播到另一个神经元。"
作者: 除艾默和坦齐外,马萨诸塞州总医院布里格姆的作者还包括亚历克斯·S·罗德里格斯(Alex S. Rodriguez)、迈克尔·T·德法奥(Michael T. DeFao)、约瑟夫·帕克(Joseph Park)、迪帕克·K·维杰亚·库马尔(Deepak K. Vijaya Kumar)、南达·K·纳瓦尔普尔·尚穆加姆(Nanda K. Navalpur Shanmugam)和罗伯特·D·莫伊尔(Robert D. Moir)。其他作者包括西蒙·埃里克(Simon Ehricke)、桑佳娜·辛格(Sanjana Singh)和塔拉·萨瓦尼(Tara Sawhney)。
资助: 由美国国家老龄化研究所(National Institute of Aging,项目编号:RF1AG061035-01)和治愈阿尔茨海默病基金会(Cure Alzheimer's Fund)提供支持。资助方在研究设计、数据收集与分析、发表决定或稿件准备方面未发挥作用。
引用论文: 艾默WA等人,《磷酸化Tau蛋白表现出能够中和人类神经元中单纯疱疹病毒1感染性的抗菌活性》,《自然·神经科学》(Nature Neuroscience),DOI: 10.1038/s41593-025-02157-0
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