Science:科學家揭示β-澱粉樣蛋白如何導致老年痴呆症

2021-01-13 生物谷

2013年9月21日訊 /生物谷BIOON/--近日,史丹福大學醫學院的科學家已經展示了一種蛋白質片段β-澱粉樣蛋白如何在形成斑塊前就開始破壞突觸,導致神經細胞死亡。

阿爾茨海默氏症影響大約500萬美國人,疾病主要特點是突觸接觸的「虧損」以及腦功能惡化,尤其是記憶功能,神經細胞通過突觸將信號傳遞到另一個神經細胞。

神經生物學和生物學教授Carla Shatz博士說:新研究發現,阿爾茨海默氏症開始於斑塊形成變得明顯之前。研究論文發表於9月20日的Science雜誌上。

哈佛大學的研究者也參與了這項研究。在小鼠和人類大腦組織中進行研究,可能有助於解釋近幾年大規模臨床試驗的失敗,這些臨床試驗試圖通過藥理作用消除大腦澱粉樣蛋白斑延緩阿爾茨海默氏症。

新研究也指出了在疾病早期階段更好地的治療方式。β-澱粉樣蛋白開始作為一個孤立的分子活動往往形成一團,最初是「小群」,仍然是可溶性和可以在大腦中自由移動的,但最後形成斑塊,導致阿爾茨海默氏症。

該研究表明β-澱粉樣蛋白可以強烈結合神經細胞上的受體,啟動細胞間運動過程,侵蝕神經細胞的突觸。突觸是神經細胞之間的連接。他們對記憶存儲,思想和情感處理,以及規劃和命令我們身體如何移動是必不可少的。

研究第一次發現蛋白質PirB是β-澱粉樣蛋白的一種高親和力受體,這意味著水溶性β-澱粉樣蛋白簇強有力黏住PirB。這掀起了一連串的生化事件,最終破壞突觸。

Shatz教授已經研究PirB多年,在早期的工作中,Shatz探索利用缺乏PirB的基因工程小鼠研究其在大腦中的作用。

她發現PirB以前被認為只被免疫系統中細胞使用,現在也發現在大腦神經細胞中存在,在那裡,它減緩了突觸的能力,促進他們的弱化。

在新研究中,研究小組採用不同的基因工程小鼠品系,這些小鼠基因組包含兩個獨立的人類基因突變副本。個體攜帶突變中的每一個都易患阿爾茨海默氏病。當小鼠存在兩個突變(這兩個突變通常不會發展澱粉樣蛋白斑),其結果是隨著年齡的增長,最終形成豐富的澱粉樣斑塊沉積。

現在,Shatz懷疑消除阿爾茨海默氏症小鼠品系PirB是否可以恢復突觸靈活性。因此,她的研究小組培育出缺乏PirB的攜帶阿爾茨海默氏症基因雜交菌株。

實驗表明,PirB缺失的老鼠如正常小鼠一樣保留儘可能多的突觸強度轉化的靈活性。PirB缺乏阿爾茨海默氏症的小鼠在成年後也表現正常小鼠一樣完善的記憶測試。

Shatz說:缺乏PirB的阿爾茨海默氏症老鼠被保護。現在的問題是,為什麼?
Shatz實驗室Taeho Kim博士,提出的一個假設,也許PirB和β-澱粉樣蛋白能結合。這可能會導致PirB「踩剎車」,削弱突觸。進一步的實驗表明,β-澱粉樣蛋白結合強烈PirB。Kim還首次在人類大腦確定了一個類似β-澱粉樣蛋白受體:LilrB2。研究人員希望這一發現將足夠對製藥和生物技術公司誘人,將會有人嘗試向前推動這個想法。(生物谷:Bioon.com)

Human LilrB2 Is a beta-Amyloid Receptor and Its Murine Homolog PirB Regulates Synaptic Plasticity in an Alzheimer's Model

Taeho Kim, George S. Vidal, Maja Djurisic, Christopher M. William, Michael E. Birnbaum, K. Christopher Garcia, Bradley T.

Soluble β-amyloid (Aβ) oligomers impair synaptic plasticity and cause synaptic loss associated with Alzheimer’s disease (AD). We report that murine PirB (paired immunoglobulin-like receptor B) and its human ortholog LilrB2 (leukocyte immunoglobulin-like receptor B2), present in human brain, are receptors for Aβ oligomers, with nanomolar affinity. The first two extracellular immunoglobulin (Ig) domains of PirB and LilrB2 mediate this interaction, leading to enhanced cofilin signaling, also seen in human AD brains. In mice, the deleterious effect of Aβ oligomers on hippocampal long-term potentiation required PirB, and in a transgenic model of AD, PirB not only contributed to memory deficits present in adult mice, but also mediated loss of synaptic plasticity in juvenile visual cortex. These findings imply that LilrB2 contributes to human AD neuropathology and suggest therapeutic uses of blocking LilrB2 function.

 

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