大腦特定區域中過度活躍的神經元被認為是阿爾茨海默病的早期擾動。在一項新的研究中,來自德國慕尼黑工業大學的研究人員首次能夠解釋這一早期重要的神經功能障礙的原因和機制。他們發現,興奮性神經遞質谷氨酸在活躍的神經元附近持續存在過長時間。這導致這些神經元遭受病理性過度刺激,這很可能是阿爾茨海默病患者學習和記憶喪失的關鍵因素。相關研究結果發表在2019年8月9日的Science期刊上,論文標題為“A vicious cycle of β amyloid–dependent neuronal hyperactivation”。
大腦海馬體中的神經元在阿爾茨海默病的早期階段就已受到損害,圖片來自Y. Zhang und A. Konnerth/TUM。
已出現臨床癥狀的阿爾茨海默病患者的大腦含有較大的β-淀粉樣蛋白團塊(即斑塊)。許多治療方法集中于清除斑塊,但迄今為止這種嘗試僅取得了有限的成功。
論文通訊作者、慕尼黑工業大學神經科學教授Arthur Konnerth解釋道,“我們更早地檢測和治療這種疾病是至關重要的。因此,我們著重關注過度活躍的神經元,它們在這種疾病的較早階段出現,而且是早在患者出現記憶喪失之前就已出現。”由于過度活躍,神經回路中連接在一起的神經元不斷地接收錯誤信號,從而導致信號處理受到損害。
Konnerth、他的博士生Benedikt Zott和及其團隊成功地找出了在大腦中觸發這種早期干擾的原因和觸發因素。這一發現可能為新的治療方法開辟道路。
β-淀粉樣蛋白阻斷谷氨酸再攝取
神經元使用稱為神經遞質的化學物質進行相互溝通。作為其中最為重要的化學物質之一,谷氨酸起著激活連接在一起的神經元的作用。谷氨酸被釋放在兩個神經元之間的稱為突觸的連接位點上,并且被快速移除以允許傳播下一個信號。這種移除涉及所謂的活性泵分子以及谷氨酸沿著附近的細胞膜進行被動轉運。
這些研究人員發現高濃度的谷氨酸在高度活躍的神經元的突觸間隙中持續存在過長時間。這是由于β-淀粉樣蛋白分子的作用:它們阻止谷氨酸從突觸間隙轉運出來。他們使用來自患者樣本的β-淀粉樣蛋白分子并使用各種小鼠模型測試了這種機制,都獲得了類似結果。
有望開發出針對這種疾病早期階段的治療策略
這些研究人員還發現這種神經遞質阻斷是由早期可溶性β-淀粉樣蛋白而不是斑塊介導的。β-淀粉樣蛋白最初以單分子形式(單體)存在,然后聚集成雙分子形式(二聚體)和更大的β-淀粉樣蛋白鏈,最終形成斑塊。他們發現谷氨酸阻斷是由可溶性的β-淀粉樣蛋白二聚體引起的。
正如論文第一作者Benedict Zott概述的那樣,“我們的數據為一種特定的β-淀粉樣蛋白(即二聚體)的快速直接地發揮毒性作用提供了明確的證據。我們甚至能夠解釋這種機制。”
這些研究人員如今想要利用這種知識進一步提高他們對阿爾茨海默病細胞機制的理解,從而支持開發針對這種疾病早期階段的治療策略。
發表于16日《自然》的研究表明,移植到小鼠體內的人腦類器官能夠重現大腦發育的某些重要特征,包括形成功能性神經網絡,從而支持腦活動。這一成果得益于一種培育腦容量縮小小鼠的方法,使得人腦類器官能夠與小鼠大......
一項8月21日發表于《自然?醫學》的研究表明,抑郁癥患者大腦生成新神經元的能力弱于無抑郁癥的人群。該研究繪制出迄今最完整的人類成年海馬體細胞圖譜,海馬體是參與學習、記憶與情緒調控的腦區。抑郁癥患者大腦......
澳大利亞莫納什大學等機構研究人員在小鼠實驗中發現,一種可將銅元素輸送至腦部的藥物,可以幫助修復大腦中的“排污泵”,減少阿爾茨海默病相關的毒性蛋白沉積,改善長期空間記憶。阿爾茨海默病是一種常見的神經退行......
在大腦中,除了神經元,還住著數量龐大的星形膠質細胞,它們如同守護星一樣,維持神經元正常運作。但當大腦生病,如患上阿爾茨海默病,這些“守護星”也會“黑化”,反而加速神經元死亡。如何“馴化”星形膠質細胞,......
近日,由廣州醫科大學神經科學研究所所長、附屬第二醫院神經內科主任劉軍牽頭,全國21家中心共同完成的侖卡奈單抗真實世界研究(SAIL研究)取得重要成果。相關成果發表于《阿爾茨海默病與癡呆癥》。阿爾茨海默......
斯德哥爾摩消息:瑞典烏普薩拉大學近日宣布,該校研究團隊開發并驗證了一種新型正電子發射斷層成像(PET)方法,有望為阿爾茨海默病等腦部疾病提供更安全、更靈活的診斷。烏普薩拉大學近日發布新聞公報說,近年來......
研究人員在小鼠身上發現了一組能在跑步后提升耐力的神經元。他們推測人體內也存在類似神經元,未來可通過藥物或其他療法靶向作用,增強運動帶來的效果。相關論文近日發表于《神經元》。幾十年來,人們已經知道,大腦......
腦細胞如何決定何時“吞入”外界物質,一直是神經科學的重要問題。美國賓夕法尼亞州立大學研究團隊最新發現,神經元表面下方一種名為膜相關周期性骨架(MPS)的晶格狀結構,可能充當內吞作用的關鍵“守門人”,通......
瑞士洛桑聯邦理工學院腦心智研究所科學家在10日出版的《神經元》雜志上發表論文指出:通過重編程與記憶相關的特定神經元,可有效恢復多種疾病模型小鼠的記憶功能。團隊將目光投向一類特殊的神經元——“記憶印痕細......
美國艾倫研究所和霍華德·休斯醫學研究所科學家通過蛋白質工程技術,改造出一種特殊蛋白,名為iGluSnFR4,這是一種分子級“谷氨酸指示器”,可用于實時觀察大腦中神經元的交流過程。這一成果有助破譯大腦隱......