这一发现揭示了帕金森氏症是如何在大脑中传播的
威尔·康奈尔医学院的研究人员领导的一项新研究表明,蛋白质α -突触核蛋白聚集物通过细胞废物喷射过程在帕金森病患者的大脑中扩散。
在这个被称为溶酶体胞吐的过程中,神经元会排出无法分解和回收的蛋白质废物。这一发现发表于8月22日自然通讯,可以解决帕金森病的一个谜题,并带来治疗或预防帕金森病的新策略神经障碍.
“我们的结果还表明,溶酶体胞吐可能是处理来自神经元的聚集和抗降解蛋白质的一般机制——在正常、健康的情况下神经退行性疾病该研究的资深作者马努·夏尔马博士说,他是威尔康奈尔医学院费尔家族大脑和心智研究所和阿佩尔阿尔茨海默病研究所的神经科学助理教授。
帕金森氏症是一种疾病,其特征是神经元以一种典型的方式在大脑中死亡,通常会持续几十年。这种疾病最著名的原因是导致手部颤抖、肌肉僵硬、步态缓慢和其他正常运动障碍。但它影响了一系列广泛的大脑区域,导致许多不同的症状,包括晚期的痴呆。在美国,大约有100万人患有帕金森症。现有的治疗方法可以缓解一些运动异常,但不能阻止疾病的发展——主要是因为研究人员还没有完全了解这一过程。
在过去几十年的帕金森病研究中,有一个重要的发现是,这种疾病中的神经元死亡伴随着大脑中异常细胞的扩散聚合突触核蛋白,一种神经蛋白。这种扩散是一种类似感染的链式反应过程,聚集体诱导正常的突触核蛋白加入其中,随着它们变大,分裂成更小的聚集体继续传播。在老鼠和非人类灵长类动物身上进行的实验表明,将这些聚集物注射到大脑中会引发这种传播以及一些类似帕金森症的神经退行性变。但是神经元如何将它们传递给其他神经元的细节,从来没有被很好地理解。
在这项研究中,夏尔马博士和他的团队,包括共同第一作者、威尔康奈尔大学医学科学研究生院(Weill Cornell Graduate School of Medical Sciences)博士候选人谢英雪(Ying Xue Xie),通过对帕金森症小鼠模型的详细研究表明,能够扩散并导致神经退行性变的α突触核蛋白聚集物起源于神经元内部。他们发现,这些聚集物会在被称为溶酶体的细胞中的囊状废物箱中积累。
溶酶体含有可以将蛋白质和其他分子废物分解成积木的酶,本质上是消化和回收它们。但研究人员发现证据表明,α突触核蛋白聚集体在溶酶体中不能很好地分解,这种聚集体以紧密的键结合在一起,形成一种紧密的/舒适的层状结构,称为“淀粉样蛋白”;相反,他们经常被发现只是从原始神经元中被丢弃。在这个被称为胞吐的过程中,溶酶体移动到细胞膜并与之融合,这样溶酶体内容物就会被释放出来,没有任何包裹,进入细胞周围的液体中。这一发现有助于解决该领域一个激烈争论的问题。
研究人员还在进一步的实验中表明,通过降低溶酶体胞吐率,他们可以降低可扩散聚集物的表观浓度。沙玛博士说,这为未来治疗帕金森症提供了一种方法。
他说:“我们还不知道,但如果神经元将这些聚集体保留在溶酶体内,即使从长期来看,它们的情况可能会更好。”“我们在一些遗传疾病中看到溶酶体功能的类似损伤,但这并不一定会导致帕金森病的水平。”
夏尔马博士强调,先前的研究,包括基因研究,已经将溶酶体异常不仅与帕金森症联系起来,还与许多其他神经退行性疾病联系起来。这提示溶酶体胞吐可能是这些疾病中蛋白质聚集扩散的一般机制,并有可能成为治疗和预防的一般靶点。
他和他的团队目前正在继续研究溶酶体在阿尔茨海默病中的作用。
进一步探索