淀粉样β斑块对不同脑细胞的影响
β淀粉样蛋白是一种与阿尔茨海默症有关的蛋白质,在果蝇大脑的不同细胞类型中具有不同的特性。这是由瑞典Linköping大学的研究人员领导的一项研究得出的结论。虽然β淀粉样蛋白对神经细胞具有剧毒,但似乎某些其他类型的细胞不受这种蛋白质聚集的影响。
这项研究发表在细胞化学生物学,描述了瑞典研究人员对不同脑细胞对一种与阿尔茨海默症密切相关的蛋白质的敏感性的调查疾病.在晚期阿尔茨海默氏症中,大量的神经细胞大脑里都死了。长期以来,人们一直致力于研究这一过程神经细胞是通过错误的折叠形式β淀粉样蛋白蛋白质。这些形态逐渐形成,最终在大脑中形成斑块。但是错误的折叠形式淀粉样蛋白β不只是在神经细胞中积累。淀粉样蛋白沉积也存在于大脑的血管、视网膜和胶质细胞中。后者在大脑中有支持功能,目前尚不清楚这是否在疾病的发展中起作用。因此,研究人员想要研究β淀粉样蛋白是否能在这些不同类型的细胞中形成,以及它对神经细胞以外的其他细胞是否有毒性。
研究人员使用果蝇(黑腹果蝇)。这些已经被广泛应用于了解神经元发育和疾病的研究,包括阿尔茨海默病。他们使用的果蝇经过改造,产生大量的人类β -淀粉样蛋白1-42,这是两种最常见的变异中危害更大的一种。研究人员可以控制哪些细胞表达淀粉样蛋白,并对在不同细胞类型中表达淀粉样蛋白的果蝇进行比较。该小组此前已经证明,神经细胞中淀粉样蛋白聚集的数量越高,果蝇的疾病就越严重。
“在这项研究中,我们在神经胶质细胞中表达β淀粉样蛋白1-42,并观察到大量的聚集物聚集在这些细胞周围。然而,苍蝇几乎没有受到这种疾病的影响。与对照组相比,它们受到了一定程度的影响,但没有神经细胞中有β淀粉样蛋白的苍蝇受到的影响大。这是一个巨大的惊喜,”玛丽亚琼森说,她是物理系、化学系和生物系的研究生,也是这篇文章的第一作者。
研究人员想知道为什么淀粉样蛋白对神经胶质细胞的伤害没有神经细胞那么大,因此他们详细研究了淀粉样蛋白聚集体的结构。有折叠缺陷的β淀粉样蛋白可以以各种形式产生,这些形式可以根据成熟程度等进行分类。成熟的淀粉样蛋白在显微镜下显示为细而紧密排列的线,几乎像一捆未煮熟的意大利面。不成熟时,它看起来更像煮熟的意大利面,并形成缠结。此前研究人员在小鼠和人类身上进行的研究表明,两种形式的淀粉样蛋白都可能存在,但这是首次将神经元降解与淀粉样蛋白的结构联系起来。
“我们注意到,神经胶质细胞似乎可以产生成熟的、危害较小的β淀粉样蛋白,而神经元则不能。淀粉样蛋白最终在胶质细胞外细胞作为纤维束,同样的蛋白质在其未成熟的形式被卡在神经元中,它们死亡。这就提出了淀粉样蛋白对神经元的高毒性背后的分子机制的问题,而神经胶质细胞即使是在高水平的情况下,至少在果蝇中也能存活,”物理、化学和生物学系教授、该研究的负责人Per Hammarström说。
使用果蝇而不是小鼠作为实验模型的一个重要优势是,果蝇中β淀粉样蛋白聚集体的高水平会导致神经退行性变和相当短的寿命,这与人类相同。Stefan Thor在临床与实验医学系的研究小组培育了用于研究的果蝇。
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