目標再次瞄向星形膠質細胞

2020-11-25 澎湃新聞

原創 Eurek Alert 阿爾茨海默病

科學家們經常關注大腦中被稱為斑塊的蛋白質的異常積累，試圖找到阿爾茨海默病的治療方法。但是這些斑塊的作用還不清楚。

維吉尼亞理工大學（Virginia Tech）的科學家們正在探索這些沉積物是如何破壞大腦血管系統的。大腦血管系統負責血液循環，為負責感知、運動、思考和記憶的細胞提供氧氣和葡萄糖，同時清除代謝廢物。

美國國立衛生研究院(National Institutes of Health)向Harald Sontheimer提供了一項為期五年、耗資280萬美元的新撥款用於探索由衰老引起的正常大腦和阿爾茨海默病大腦循環系統的變化。Sontheimer是Fralin生物醫學研究所(Fralin Biomedical Research Institute)的膠質神經生物學家。

Dr.Harald Sontheimer

阿爾茨海默病是一種不可逆的進行性大腦紊亂，它會慢慢地破壞記憶和思維能力，並最終破壞執行任務的能力。隨著病情的發展，曾經健康的神經元停止工作，失去與其他神經元的聯繫，並死亡。

但是，Frailin生物醫學研究所健康、疾病和癌症神經膠質生物學中心的研究人員並沒有關注生病的神經元，而是將注意力集中在一組為保持最佳大腦健康而聞名的大量腦細胞上。

他們集中研究了一種叫做星形膠質細胞（astrocytes）的膠質細胞，這種膠質細胞可能會被澱粉樣斑塊破壞，從而無法支持大腦的循環系統，最終也無法支持神經元。

「我們的主張是澱粉樣蛋白主要對神經元或血管系統沒有毒性，但對星形膠質細胞有毒性，」Sontheimer說，他是Frailin生物醫學研究所和維吉尼亞理工大學理學院（Virginia Tech College of Science）神經科學學院的教授，「當澱粉樣蛋白損害星形膠質細胞及其調節血液流動的能力時，大腦會缺氧和缺乏能量，因此，神經元會逐漸死亡。在人們身上我們看到了失憶和痴呆的情況。阿爾茨海默病中澱粉樣蛋白的存在加速了整個認知下降。」

在健康的大腦中，毛細血管被特殊的平滑肌細胞包圍，這些細胞通過收縮或放鬆來收縮或擴張血管，以根據需要調節流向特定大腦區域的血流量。星形膠質細胞通過一種稱為「endfeet」的特殊過程與血管相互作用，這種過程幾乎覆蓋了整個血管表面。

「長期以來，人們認為神經元在某種程度上控制著這種血液流動，」 健康、疾病和癌症神經膠質生物學中心的主任Sontheimer說，「事實證明，星形膠質細胞可以感知神經元的活動，並釋放分子來擴張血管，讓更多的血液、葡萄糖和氧氣到達最需要它們的區域。每個人都認為澱粉樣蛋白本身會損害血管，但它實際上損害了星形膠質細胞。」

另一個後果是，血管變得容易滲漏，這意味著保護大腦免受循環毒素和其他威脅的血腦屏障的功能減弱。

維吉尼亞理工大學

在國家衰老研究所的資助下，神經膠質生物中心的研究人員正在研究一種阿爾茨海默病遺傳形式的小鼠模型（一種罕見的類型，佔阿爾茨海默病不到5%）以及一種與澱粉樣蛋白斑塊相似的小鼠。此外，科學家將把正常衰老與阿爾茨海默病樣的情況進行比較。

Sontheimer說：「作為對照，我們想看看衰老過程中單獨發生了什麼。我們想知道在什麼時候這些正常的過程會隨著年齡的增長而自然中斷，以及在多大程度上阿爾茨海默病會加速這些衰退。」

科學家們將從正常衰老和阿爾茨海默病的年齡從3個月到2歲的小鼠體內分離出它們的星形膠質細胞。

與理學院神經科學學院副教授Michelle Olsen以及該研究所神經膠質生物健康、疾病和癌症中心的研究人員一起，科學家們將精確定位星形膠質細胞中正在發生變化並產生負效應的基因和蛋白質。

Sontheimer說：「我們希望能發現一些完全沒有想到的東西，一種沒有人想到的蛋白質或信號通路。然後有可能開發出一種以神經膠質細胞為中心的治療阿爾茨海默病的方法。」

阿爾茨海默病的症狀通常在60歲以上的人群中出現，儘管這種罕見的家族形式可以在年輕時出現。估計數字不盡相同，但專家表示，超過550萬美國人（其中大多數為65歲或65歲以上）可能患有阿爾茨海默病所致的痴呆症。

Dr.Harald Sontheimer（右）和Tre Mills（左）

「我們當然有方法和工具來了解神經膠質細胞及其對血管死亡和阿爾茨海默病的潛在影響，」維吉尼亞理工大學轉化生物學、醫學和健康研究生項目的四年級學生Tre Mills說，他正在Sontheimer實驗室從事這個研究。

Mils說：「如果我們能夠了解阿爾茨海默病開始階段的情況，我們就可以阻止晚期的現象，增加健康跨度，從而減緩或阻止阿爾茨海默病的發展。我真的認為，我們正著眼於人們生命的中期，以預防或減緩疾病的進展——這項研究獲得突破，結果將是驚人的。」

參考來源

Source：Virginia Tech

Virginia Tech researchers developing new strategy to thwart Alzheimer's

https://eurekalert.org/pub_releases/2020-07/vt-vtr070720.php

閱讀原文

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