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研究解开阿兹海默症蛋白质堆积之谜 睡眠不足也有关

2024-11-23 204

世界卫生组织指出,失智症中常见的“阿兹海默症”,2010年全球超过3500万病患,到2030年增加近一倍,台湾部分据统计2012年失智症患者约17万人,预估2036年30万人,2056年62万人,那时你几岁?在听起来如此恐怖的叙述之下,众多科学家投入研究努力阻止灾情扩大,最近就有了多项新发现。

发现阿兹海默症嫌犯的始作俑者

堆积在脑部神经元周围的 β类淀粉蛋白被认为是阿兹海默症的嫌犯之一,加州大学圣地牙哥分校的研究者发现,制造出 β类淀粉蛋白的一种 BACE-1 酵素,会与一种叫做“前类淀粉蛋白质”产生连接,然后将前类淀粉蛋白质切段,因此若能将前类淀粉蛋白质与 BACE-1 分隔开,就可以阻止 β类淀粉蛋白产生。这项研究终于解开过往究竟是谁造成前类淀粉蛋白质被切段的谜题。

这项刊登在最新一期“神经元”期刊(Neuron)的研究,分别在人与老鼠的脑神经元与组织上完成了实验,他们发现,健康的脑部,前类淀粉蛋白质与 BACE-1 在产生时就保持隔离的状态,彼此无法产生互动,因此也就不会产生 β类淀粉蛋白。团队中的 Subhojit Roy 博士就比喻说,把它们分开,就像是让火柴碰不到火药,自然就不会爆炸。有了这层认识,就可以创造出阻止阿兹海默症的新视野。

▲找出方法(图左凶残的老师)以隔离前类淀粉蛋白质(APP,图中)与 BACE-1(图右),就不会产生 β类淀粉蛋白。(Photo Credit: University of California, San Diego School of Medicine)

两个嫌犯各有其源头

虽然 Subhojit Roy 的研究解开了一个谜题,但并不代表一切答案,因为除了 β类淀粉蛋白会产生堆积,另一种 tau蛋白质也会。稍早的一份针对1269个样本 tau蛋白质的研究发现,几种基因跟它有所关连。华盛顿大学基因与神经学博士 Alison M. Goate 表示,她们测量脑脊液中的 tau蛋白质并确认几种基因与造成大量 tau蛋白质有关,而其中三种跟 β类淀粉蛋白没有关连。

至于基因 APOE,过去已经发现它与 β类淀粉蛋白有关,这次研究则发现它能同时影响两者,有助于解释基因对阿兹海默症有多大影响。另一方面,在她们研究的样本中,也发现了某些样本带有大量 β类淀粉蛋白,但是却没有发展出阿兹海默症,研究者没有确认其原因,但推论或许这跟 tau蛋白质不足有关。因此,tau蛋白质或可做为一种预测疾病发展的指标,当 tau蛋白质变多,人们就更可能罹患失智症。也可以借此研发药物压低 tau蛋白质的量,从而阻止发病或延缓病情。这项研究刊登在“神经元”期刊。

▲左上角是 tau蛋白质堆积造成的神经纤维纠结,右下角是 β类淀粉蛋白堆积造成的班块。(Photo Credit: Nigel Cairns, PhD)

两个嫌犯合作成了凶手

另一项研究则对 β类淀粉蛋白与同样发生堆积情况的 tau蛋白做了近距离观察,发现原本认为互不相干的两个嫌犯,其实是共同造成了阿兹海默症。美国奥勒冈健康与科学大学(Oregon Health & Science University) Hemachandra Reddy博士的这项研究指出,当这两个产生交互作用时,会伤害神经元末端的突触,这将造成阿兹海默症病患认知功能崩解的后果。

这项刊载在“阿兹海默症”期刊(Journal of Alzheimer’s Disease)的研究,以死去的人类与老鼠患者脑部组织为目标,发现当两者交互作用愈频繁,阿兹海默症的病况愈严重。利用多重抗体观察,他们发现 β类淀粉蛋白与 tau蛋白质的复合体,阿兹海默症愈严重的,复合体愈多。相对于没有阿兹海默症的对照组,几乎没有复合体出现。他们下一步的研究则是找出 β类淀粉蛋白与 tau蛋白质产生互动的所在,以及抑止他们接触的方法。

▲本图模拟两个嫌犯组成复合体联手犯案。(Photo Credit: Wikimedia Commons)

脑部免疫细胞被凶手放倒

一百多年的阿兹海默医师在发现阿兹海默症时,就已经发现 β类淀粉蛋白等堆积而成的斑被脑部的免疫细胞─微胶质细胞包围着,但一百多年来都不清楚是怎么回事,以及微胶质细胞为何没有发挥它脑部清道夫的作用。德国医师 Grietje Krabbe 等人指出,这些围绕着斑块的微胶质细胞未能发挥它两种主要的作用,一种是移除无用的细胞碎片或有害的组织,另一种是快速处理病变的能力。

目前研究者还不清楚微胶质细胞失去作用的其他影响,不过确定这是在阿兹海默症发展早期就受到 β类淀粉蛋白影响的结果,透过 β类淀粉蛋白抗体可以逆转这个机制、从而降低 β类淀粉蛋白的影响,就是明证。也就是说,如果能找到有效操控微胶质细胞让它保持作用,就可以阻止阿兹海默症发生。

▲褐色小点就是微胶质细胞,围绕着红色的 β类淀粉蛋白。(Photo Credit:Frank Heppner/ Copyright: Charité)

Sleep, Sleep, Sleep……

看完以上这些,你可能会觉得“很重要,但跟我关系不大”,那么接下来这项研究就很有关系了。同样是华盛顿大学医学院的研究指出,睡眠不足的人会有阿兹海默症的早期症状,但还不会有记忆丧失或认知功能衰退的状况发生。这项刊载于“美国医学会神经病学期刊”(JAMA Neurology)的研究,证实了之前睡眠不足与脑中斑块堆积的关连。

这项研究找来145位45至75岁的志愿人士,并且先检验了他们的脊髓液,发现其中有32位处于阿兹海默症的潜伏期,还没有明显症状。接着让这些人在睡眠时手腕上带着感测器,以纪录他们睡眠过程中翻身等动作,做为判断睡眠效率的资料依据。实验结果显示,32位处于阿兹海默症潜伏期的人睡眠效率为80.4%,其余人较好,为83.7%;虽然他们躺在床上的时间相同,但前者真正睡眠的时间较少,打瞌睡的次数也较多。

研究的资深主笔 David M. Holtzman 医师说,这种关连性提供了一种简单侦测阿兹海默症的病理学基础,同时,可以用这项指标来判断针对带有阿兹海默症迹象的病患,施以改变睡眠状况的治疗是否成功。

首席主笔人 Yo-El Ju 医师说,效率低于75%的人,罹患阿兹海默症的概率比正常睡眠者高出五倍。她们将继续验证先前那些研究的一个有点吓人的假设是否为真:睡眠不足与脑中斑块堆积的关连是双向的:斑块堆积会影响睡眠,睡眠不足会助长堆积。

▲华沙睡觉的男人。(Photo Credit: Wikimedia Commons)

(Opening Photo Credits: Wikimedia Commons)

相关资料 Activity-Induced Convergence of APP and BACE-1 in Acidic Microdomains via an Endocytosis-Dependent Pathway Why Not Everyone Gets Alzheimer’s GWAS of Cerebrospinal Fluid Tau Levels Identifies Risk Variants for Alzheimer’s Disease Genetic markers ID second Alzheimer’s pathway Abnormal interaction of VDAC1 with amyloid beta and phosphorylated tau causes mitochondrial dysfunction in Alzheimer’s disease. New Alzheimer’s research suggests possible cause: the interaction of proteins in the brain Functional Impairment of Microglia Coincides with Beta-Amyloid Deposition in Mice with Alzheimer-Like Pathology New Findings on the Brain’s Immune Cells during Alzheimer’s Disease Progression Sleep Quality and Preclinical Alzheimer Disease Sleep loss precedes Alzheimer’s symptoms 阿兹海默症

2019-03-18 02:31:00

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