美国加利福尼亚大学圣何塞分校的研究人员近日发现,神经细胞内部的“交通阻塞”可能是阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)的早期预警信号。这一发现为开发新型治疗药物提供了新方向。
以劳伦斯·戈尔德斯坦(Lawrence Goldstein)为首的研究小组指出,神经细胞内的分子运输系统如同城市交通网络,一旦发生阻塞,会阻止关键蛋白质和细胞器的正常运输,导致细胞内异常蛋白质积累,最终引发神经细胞功能障碍和死亡。相关成果已发表在《科学》(Science)杂志上。
此前研究已发现,晚期阿尔茨海默病患者脑神经细胞中存在蛋白质运输受阻的迹象。戈尔德斯坦团队通过对果蝇的研究发现,调控β-淀粉样前体蛋白(β-APP)的基因突变会导致神经细胞轴突膨胀和分子运输缺陷,而同样的突变会促使β-淀粉样肽(Aβ)生成并积累形成淀粉样斑块。
基于果蝇模型,研究人员进一步利用能生成Aβ的转基因小鼠进行实验。结果显示,在淀粉样斑块出现之前,小鼠神经细胞已出现明显的轴突膨胀。通过电子显微镜和生物化学标记检测,他们发现轴突内的分子运输发生阻塞,类似于交通堵塞,导致关键蛋白质和细胞物质运输停滞。
此外,研究人员还检查了不同阶段阿尔茨海默病患者的脑组织样本,同样观察到轴突运输缺陷。他们推测,轴突运输障碍与Aβ积累存在机制上的联系,阿尔茨海默病及类似Aβ过度表达引起的疾病,在发病前有一个逐步积累的过程,神经细胞轴突膨胀和运输缺陷逐渐加重,一旦超过临界点即引发症状。
戈尔德斯坦表示,未来可开发保护神经细胞轴突运输的新型药物,以有效防治阿尔茨海默病。目前,研究团队计划利用胚胎干细胞培育人类神经细胞,进一步验证上述发现。