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科学家确定了大脑中阿尔茨海默病进展的原因

2022-01-05 19:53:22

研究人员首次使用人类数据来量化导致阿尔茨海默病的不同过程的速度,并发现它的发展方式与之前认为的截然不同。他们的结果可能对潜在治疗方法的开发具有重要意义。

由剑桥大学领导的国际团队发现,阿尔茨海默病不是从大脑中的单个点开始并引发导致脑细胞死亡的连锁反应,而是早期到达大脑的不同区域。这种疾病通过产生有毒蛋白质簇杀死这些区域细胞的速度有多快,限制了疾病整体进展的速度。

研究人员使用来自阿尔茨海默病患者的死后大脑样本,以及活体患者的 PET 扫描,这些患者的范围​​从轻度认知障碍患者到晚期阿尔茨海默病患者,以追踪 tau 的聚集情况,tau 是两种关键蛋白质之一与病情有关。

“这项研究显示了使用人类数据而不是不完美的动物模型的价值。”—图马斯·诺尔斯

在阿尔茨海默病中,tau 蛋白和另一种称为淀粉样蛋白 β 的蛋白质积聚成缠结和斑块(统称为聚集体),导致脑细胞死亡和大脑萎缩。这会导致记忆力减退、性格改变和难以执行日常功能。

通过组合五个不同的数据集并将它们应用于相同的数学模型,研究人员观察到控制阿尔茨海默病进展速度的机制是大脑各个区域中聚集体的复制,而不是聚集体从一个区域扩散到另一个区域。其他。

发表在《科学进展》杂志上的结果开辟了了解阿尔茨海默氏症和其他神经退行性疾病进展的新方法,以及可能开发未来治疗方法的新方法。

多年来,大脑中导致阿尔茨海默病的过程一直使用“级联”和“连锁反应”等术语来描述。这是一种难以研究的疾病,因为它已经发展了几十年,而且只有在检查死后脑组织样本后才能做出明确的诊断。

多年来,研究人员主要依靠动物模型来研究这种疾病。小鼠的结果表明,阿尔茨海默氏病传播迅速,因为有毒蛋白质簇分布在大脑的不同部位。

该论文的第一作者、剑桥大学 Yusuf Hamied 化学系的 Georg Meisl 博士说:“人们认为阿尔茨海默氏症的发展方式与许多癌症相似:聚集体在一个区域形成,然后通过大脑扩散。”“但相反,我们发现当阿尔茨海默氏症开始时,大脑的多个区域已经存在聚集物,因此试图阻止区域之间的传播对减缓疾病几乎无济于事。”

这是首次使用人类数据来跟踪哪些过程控制着阿尔茨海默病的发展。部分原因是剑桥大学在过去十年中开发的化学动力学方法允许对大脑中的聚集和扩散过程进行建模,以及 PET 扫描的进步和其他大脑测量灵敏度的改进。

“这项研究显示了使用人类数据而不是不完美的动物模型的价值,”共同资深作者、化学系的 Tuomas Knowles 教授说。“看到这一领域的进展令人兴奋——十五年前,我们和其他人在试管中为简单系统确定了基本分子机制;但现在我们能够在真实患者的分子水平上研究这一过程,这是有朝一日开发治疗方法的重要一步。”

研究人员发现,tau 聚集体的复制速度出奇地慢——需要长达五年的时间。“神经元在阻止聚集体形成方面出奇地好,但如果我们要开发一种有效的治疗方法,我们需要找到使它们变得更好的方法,”来自英国痴呆症研究所的共同资深作者大卫克莱曼爵士教授说在剑桥大学。“令人着迷的是生物学如何进化以阻止蛋白质的聚集。”

研究人员表示,他们的方法可用于帮助开发阿尔茨海默病的治疗方法,阿尔茨海默病影响了全球约 4400 万人,通过针对人类发展疾病时发生的最重要过程。此外,该方法还可应用于其他神经退行性疾病,如帕金森病。

“关键的发现是,在我们研究的疾病阶段,停止聚集体的复制而不是它们的传播会更有效,”Knowles 说。

研究人员现在正计划着眼于疾病发展的早期过程,并将研究扩展到其他疾病,如额颞叶痴呆、创伤性脑损伤和进行性核上性麻痹,这些疾病在疾病期间也会形成 tau 聚集体。

养生热点:阿尔茨海默病

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