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阿尔茨海默病推手,不止神经元!研究首次发现,少突胶质细胞可生成毒性蛋白

Image▎药明康德内容团队编辑

在全球范围内,数千万人饱受阿尔茨海默病(AD)的困扰,他们普遍面临着记忆丧失、思维混乱、言语障碍等症状。而在AD的发生过程中,β-淀粉样蛋白起着核心作用。这种被认为主要由兴奋性神经元产生的蛋白在大脑中聚集,在神经元之间形成斑块,造成神经元损伤。
由于已知的β-淀粉样蛋白生成机制,在通过减少大脑的淀粉样斑块、延缓疾病进展的治疗策略中,兴奋性神经元也顺理成章地成为了药物的主要目标。
现在,一项发表于《自然-神经科学》的研究证实,生产β-淀粉样蛋白的不止神经元。在神经元之外,少突胶质细胞也会产生β-淀粉样蛋白。此外,研究还揭示了兴奋性神经元和少突胶质细胞共同形成β-淀粉样蛋白斑块的机制。这一发现有望为AD的早期治疗开辟全新路径。
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在大脑中,少突胶质细胞的一项重要功能是形成髓鞘,这层绝缘材料包裹在神经纤维周围,起到加速信号传递的作用。此前的研究已经发现,少突胶质细胞的髓鞘缺陷会加剧阿尔茨海默病症状。现在,最新研究发现这种胶质细胞在AD中发挥着更重要的作用。
β-淀粉样蛋白的形成,需要由神经系统的细胞通过β-淀粉样蛋白前体蛋白切割酶1(BACE1)来裂解较大的淀粉样蛋白前体(APP)分子。值得注意的是,前体分子以及BACE1酶在少突胶质细胞中同样丰富,这是否意味着这些细胞同样可以生成β-淀粉样蛋白呢?
在这项实验中,研究团队分别特异性敲除了小鼠兴奋性神经元和少突胶质细胞中的Bace1基因。接下来,他们在显微镜下观察了整个大脑的斑块形成状态,获取了所有大脑区域淀粉样斑块的完整图像。
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▲少突胶质细胞有助于β-淀粉样蛋白斑块的积累(图片来源:参考资料[1])
结果,在敲除了少突胶质细胞Bace1基因的小鼠大脑中,形成的淀粉样斑块减少了大约30%,这反映出少突胶质细胞对淀粉样斑块的贡献;令研究人员感到意外的是,在敲除神经元的Bace1基因后,淀粉样斑块减少了95%~98%,这远远超出了研究团队此前的预期!
接下来,研究团队进一步揭示了其中的原因。淀粉样斑块的积累需要达到一定的阈值,只有β-淀粉样蛋白达到这个阈值,斑块才会积累。显然,没有神经元生成的β-淀粉样蛋白,这个阈值根本无法达成。相反,只有神经元生成了一定的β-淀粉样蛋白、斑块开始积累后,少突胶质细胞会加入这个过程,进一步产生更多斑块。
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▲不同细胞对β-淀粉样蛋白斑块积累贡献的示意图(图片来源:参考资料[1])
对于研究团队而言,他们发现的这一阈值可能为AD治疗提供了新的线索。如果能在达到阈值之前抑制BACE1,斑块的形成就可能被延缓,这或许有助于在AD早期延缓疾病进展。
阿尔茨海默病(AD)是人类面临的重大医学难题之一,到2050年,全球阿尔茨海默病患者数量可能会达到现在的3倍。
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参考资料:
[1] Sasmita, A.O., Depp, C., Nazarenko, T. et al. Oligodendrocytes produce amyloid-β and contribute to plaque formation alongside neurons in Alzheimer’s disease model mice. Nat Neurosci (2024). https://doi.org/10.1038/s41593-024-01730-3
[2] Alzheimer’s disease: It’s not only neurons. Retrieved Aug. 12, 2024 from https://www.eurekalert.org/news-releases/1054308

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