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阿爾茨海默症或許有救了 去除「殭屍細胞」大腦變年輕?

【阿爾茨海默症、帕金森病等神經退行性疾病是人類的頑疾。英國《自然》期刊的最新研究發現,人體記憶體在的一種「殭屍細胞」與阿爾茨海默症(腦退化症的一種)等存在因果關係,小鼠實驗顯示,清除了這些細胞,就改善了神經退行性疾病的癥狀,認知衰退得到緩解。長遠來看,清除「殭屍細胞」或成為對抗神經退行性疾病的下一個治療風口。那麼,什麼是「殭屍細胞」?清除「殭屍細胞」有哪些有效的技術與藥物呢?】

美國梅奧診所研究人員去除實驗小鼠「殭屍細胞」的實驗,讓人們從中看到了治療失智症的曙光。

首次發現殭屍細胞與失智症有關

世界衛生組織(WHO)預測,從2015年到2030年,因阿爾茨海默症及其他失智症導致的全球死亡人數,預計將增長40%以上,幾乎是所有疾病死亡總數增幅(預計為22%)的一倍。目前全球阿爾茨海默症患者約為4680萬人,到2050年這個數字可能增至1.52億。

近十幾年來,治療失智症一直未有新葯問世,這也許跟研究方向大多集中於死掉的神經元細胞有較大關係。

阿爾茨海默症是一種退行性疾病,會摧毀病人的記憶及其他腦部功能。其致病原因至今尚不明確,一般認為是患者的基因、生活方式以及生活環境等多種因素長期共同作用,導致死亡的腦細胞越來越多,並使得大腦顯著萎縮。

阿爾茨海默症是一種退行性疾病,致病原因尚不明確。

近十幾年來,治療失智症一直未有新葯問世,這也許跟研究方向大多集中於死掉的神經元細胞不無關係。9月19日,英國《自然》雜誌刊登了美國梅奧診所的簡·范·德爾森(Jan van Deursen)博士等學者的最新研究成果,首度證明「殭屍細胞」與阿爾茨海默症之間存在因果關係,而把殭屍細胞去除之後,小鼠的腦萎縮現象停止,大腦負責認知的齒狀回區域也不再變窄,小鼠的認知功能依然完好,這讓人們從中看到了治療失智症的曙光。

英國《自然》期刊的最新研究發現,人體記憶體在的一種「殭屍細胞」與阿爾茨海默症等存在因果關係。

年老得病是殭屍細胞在作祟

2000年,美國梅奧診所的簡·范·德爾森博士正在研究癌症,培育了轉基因老鼠,想讓其長出腫瘤,沒曾想實驗老鼠卻生了一種怪病:3個月大時,皮毛變薄,眼睛因白內障而變得獃滯無神。

「殭屍細胞」既不死亡,也不正常分裂繁殖(圖中綠色部分)。

德爾森花了幾年時間才找到老鼠迅速老化的原因。他發現,老鼠體內堆積著一類既不會分化也不會死去的詭異細胞——「殭屍細胞」,即衰老細胞(senescent cell):細胞在停止分裂前會經歷一個衰老期,這段時間它們既不死亡,也不正常分裂繁殖,要是它們隻佔坑不乾活,也就算了,可它們偏偏還會像殭屍一樣不斷製造出破壞分子,釋放一些促進炎症的細胞因子,給周圍的健康細胞「傳播負能量」,破壞其功能並最終導致這些正常細胞死亡。

大腦中的細胞,包括神經元(黃色)、星形膠質細胞(橙色)和小膠質細胞(白色)。

有研究人員推測,這種特性是為了防止細胞繁殖失控和癌症的擴散而存在的。免疫系統雖能清除殭屍細胞,但未必徹底,這麼一來,人體內的衰老細胞會隨年齡增長越積越多,特別是在皮膚脂肪、骨骼肌肉以及眼部。殭屍細胞是引發人類各種老年病的重要原因。

根據《自然》雜誌9月19日的報導,德爾森博士團隊的實驗中,經過基因技術培養的小鼠,具備類似人類tauP301S神經變異基因表達,一歲左右時腦中長出蛛網般的「tau蛋白纏結」,小鼠的海馬體和大腦皮質中的殭屍細胞,分別是對照組健康小鼠的12倍和2倍。

tau蛋白為含磷酸基蛋白,在中樞神經系統的神經元中非常豐富,正常成熟腦中Tau蛋白分子含2?3個磷酸基,當它有缺陷時,容易導致神經系統病變和失智症。

實驗小鼠具備類似人類的tauP301S神經變異基因,這種變異意味著tau蛋白的第301處氨基酸發生了突變,能引發腦細胞衰老,而這些衰老的殭屍細胞又將引發tau蛋白的磷酸化(由脯氨酸變成了絲氨酸)。當磷酸化現象累積到異常高的程度時,tau蛋白將形成神經纖維纏結——阿爾茨海默症的典型標誌。

tau蛋白纏結致多種腦部疾病

從顯微鏡觀察去世的阿爾茨海默症病人的腦組織標本,會發現主要存在兩種突出的異常情況,一種是β澱粉狀斑塊,它會給腦細胞造成多種傷害,如干擾細胞之間的資訊交換等;另一種是tau蛋白纏結。

正常的腦細胞相互之間有一套井井有條的交通系統,各種營養物質得以通過這個系統進行輸送。

正常的腦細胞相互之間有一套井井有條的交通系統,各種營養物質得以通過這個系統進行輸送,而tau蛋白纏結就像蜘蛛網一樣使這套系統失靈,並能導致其他腦細胞的減少和死亡。在正常的腦細胞中tau蛋白會組成微管結構,對腦細胞具有保護作用。可一旦tau蛋白纖維出現功能異常,就會大量聚集,形成纏結,改變正常細胞的形狀和功能。

一旦tau蛋白纖維出現功能異常,就會大量聚集,形成纏結,改變正常細胞的形狀和功能。

1998年,人們開始認識到,tau蛋白髮生功能異常足以導致神經退化和阿爾茨海默症;2009年,功能異常的tau蛋白的病毒特徵被發現:它們存在於腦組織和脊髓中,就像殭屍一樣,失去繼續分裂的能力,卻能釋放出毒素,害死周圍正常的神經元細胞,還能引起骨關節炎和動脈粥樣硬化。

在慢性創傷性腦部病變、皮克氏病(亦稱腦葉硬化症)等20多種腦部疾病中,都可以找到大量tau蛋白纏結這一標誌性特徵。

去除殭屍細胞後停止腦萎縮

德爾森博士團隊的研究發現,使用基因工具把殭屍細胞去除之後,小鼠的腦萎縮現象停止了,大腦負責認知的齒狀回區域也不再變窄,而這些是tauP301S神經變異的動物最典型的兩種神經退化特徵。此外,去除殭屍細胞的小鼠認知功能依然完好,而對照組的小鼠則出現了短期記憶障礙。研究者們又將基因工具改為藥物,對小鼠進行去除殭屍細胞的乾預治療,得到了類似的抗衰老效果。去除殭屍細胞顯然具有積極的防衰意義。

其實梅奧診所自2011年起就多次研究,在小鼠身上發現去除衰老細胞可以增加毛髮密度、提高腎臟功能、改善肺部疾病甚至修復受損的軟骨。類似的研究還發現,小鼠的壽命因殭屍細胞的清除而延長了20%以上。

白血病葯與天然物質聯手除衰老

此外,今年8月,美國猶他州研究人員對得阿爾茨海默症的4種小鼠使用了聯合藥物治療,結果令人驚喜。實驗中的這些小鼠約為20個月大小,在它們開始出現腦部疾病的前兆時,對其使用了達沙替尼和槲皮素進行治療。前者是美國食葯監管局(FDA)批準使用的合法藥物,主要用於治療白血病;而後者則是一種廣泛存在於水果、蔬菜和茶葉當中的天然物質。

經過3個月的治療,實驗小鼠的殭屍細胞被清除。對腦細胞結構的核磁共振和屍檢病理學分析,得出了同樣的結論:小鼠所患阿爾茨海默症的進程似乎被中止了——雖然它們的腦細胞並沒有重新長回來,可是神經元的減少在變緩,腦室擴張的情況有所改善,腦部血流量有所增加,tau蛋白纏結的數量也在減少。不過研究者也指出,只有在發病之前使用藥物治療才有效。

將僅存在tau蛋白纏結與僅存在β澱粉狀斑塊的兩種小鼠進行比較之後,研究人員還發現,只有tau蛋白纏結會導致細胞衰老,而β澱粉狀斑塊不會;細胞衰老也會引發和加劇tau蛋白纏結。

實驗中的兩種藥物都具有很強的針對性,只會殺死殭屍細胞;藥物的半衰期短,很快就能排出體外,且實驗中未觀察到副作用。藥物每隔一周才使用一次,因此3個月的治療實際上隻用藥6次,研究者認為,如果將來這種治療方法能夠用於人體,這也是個利好因素:用不著天天吃藥。

殭屍細胞是引發人類各種老年病的重要原因

應用在人體上還有障礙

實際上,清除殭屍細胞在人體上應用還有待時日,除了可能出現副作用之外,至少還有這麼幾個障礙。

首先,如何衡量藥物試驗的效果?畢竟小鼠的壽命跟人沒法比,很難明確藥物對人體療效有多大。其次,衰老本身是一個很弔詭的概念,美國食葯監局就沒把衰老作為一種疾病對待,更談不上藥物治療了。第三,所有種類的體細胞都有衰老的可能性,身體各個組織的細胞各不相同,在衰老過程中會分泌不同的細胞因子、進行不同的蛋白質表達,使用不同的伎倆避免死亡,這種多樣性使得衰老細胞很難被一一列出,更談不上對其全部加以「防衰處理」。另外,殺死殭屍細胞的藥物或者基因工具,如何保證不會殺死健康的細胞?

清除殭屍細胞應用在人體上還有待時日

不過現有研究的確給人們提供了一些新的思路。比如去除殭屍細胞不一定一次全部消除,只需在其大量聚集前殺死一部分即可達到防病的目的,這與徹底殺死癌細胞顯然是兩種不同的「戰術」;另外,使用半衰期較短的藥物,可以實現「打了就跑」的目的,將對身體的副作用降至最低。總之,長生不老現在看來可能還只是個夢而已,而防治阿爾茨海默症也許真的並不遙遠了。


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