如何能让阿尔茨海默症患者的寿命延长?
阿尔茨海默病剥夺了人类自然衰老的权利,并在到达目的地的过程中按下了快进键。认知障碍逐渐出现,记忆功能恶化并最终丧失,极大地影响了该群体的健康和日常生活。根据国际阿尔茨海默氏病协会的数据,目前全世界有超过4700万人患有阿尔茨海默氏病,并且这种情况在未来会更加严重。
然而,这种疾病的棘手之处在于其发病的分子机制和有效的治疗方法仍然知之甚少。阿尔茨海默病作为一种进行性神经退行性疾病,目前被科学界认为是大脑中β-淀粉样蛋白聚集的主要特征。目前,大量的实验研究主要集中在消除脑内β-淀粉样蛋白的聚集。
然而,洛桑瑞士联邦理工学院能量代谢实验室主任、核受体信号转导领域的先驱之一约翰·奥韦克斯教授和他的同事试图通过另一种途径间接调节β-淀粉样蛋白的聚集。
该团队的最新研究结果发表在12月7日凌晨的国际学术期刊《自然》上,表明改善线粒体蛋白稳态有益于β淀粉样疾病,如阿尔茨海默氏病,并能减少β淀粉样蛋白聚集。研究小组认为,这可能为阿尔茨海默病的治疗提供一个新的靶点,并成为延长阿尔茨海默病患者寿命的一种潜在方法。
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奥韦克斯等人认为阿尔茨海默病是一种复杂的多因素疾病。除了β-淀粉样蛋白聚集,线粒体功能障碍先前已被确认为常见的病理特征之一。线粒体异常主要包括线粒体呼吸链和活性的减少、线粒体形态的改变等。
值得注意的是,线粒体需要大量的蛋白质支持来发挥其正常的生理功能,而前提是有一个严格的蛋白质质量控制系统。两个主要的控制途径是线粒体未折叠蛋白反应和线粒体自噬。然而,阿尔茨海默病的发病机制与线粒体蛋白稳态之间的相关性仍不十分清楚。
研究小组通过实验表明,在秀丽隐杆线虫和人类中,β-淀粉样蛋白聚集可以诱导线粒体展开蛋白反应和线粒体自噬。尽管导致这种诱导的分子机制仍不清楚,但实验小组根据研究结果推测,这涉及一个基本和保守的功能过程。例如,与线粒体未折叠蛋白反应相关的线粒体蛋白转运在β-淀粉样蛋白毒性压力下被破坏。研究小组对阿尔茨海默氏症患者的分析也表明线粒体蛋白质运动受到抑制。
该研究小组还提出证据表明,线粒体在β-淀粉样蛋白疾病的发病机制中起着明显的作用。例如,秀丽隐杆线虫在应激下的线粒体功能维持和线粒体未折叠蛋白反应主要是由与atfs-1相关的活化转录因子引起的。该团队通过摄入atfs-1来降低线粒体的稳态,这将恶化GMC101秀丽隐杆线虫的疾病特征。相反,通过线粒体非折叠蛋白反应和线粒体自噬来改善线粒体稳态,将减少蛋白质聚集,恢复秀丽隐杆线虫的舒适性,延缓疾病进程,并最终延长寿命。
类似地,研究小组还在人类神经元细胞SH-SY5Y中发现,烟酰胺核糖天然橡胶,一种线粒体翻译抑制剂DOX和维生素B3的衍生物,可以减少β-淀粉样蛋白的聚集。DOX和NR都能诱导线粒体未折叠蛋白反应和线粒体自噬。
在患有阿尔茨海默病的APPSwe/PSEN1dE9NR小鼠中,已经证明NR治疗可减少脑中淀粉样斑块的形成并改善小鼠的记忆。
在论文的最后,研究数据表明,在蛋白毒性疾病如阿尔茨海默病中,改善线粒体功能和稳态可能会减少有害蛋白聚集的形成。