一项对啮齿动物的新研究表明,在神经元受损后,通常滋养健康脑细胞的神经元细胞会释放有毒脂肪酸。研究人员说,这种现象可能是大多数(如果不是全部的话)影响大脑功能的疾病背后的驱动因素,也是衰老过程中脑细胞自然分解的原因。
先前的研究指出星形胶质细胞——一种中枢神经系统的星形胶质细胞——是帕金森氏症、阿尔茨海默氏症和痴呆症等神经退行性疾病中细胞死亡的罪魁祸首。虽然许多专家认为这些细胞释放出一种杀死神经元的分子来“清除”受损的脑细胞,但这种毒素的身份至今仍是一个谜。
由纽约大学格罗斯曼医学院的研究人员领导的这项新研究提供了他们所说的第一个证据,证明组织损伤会促使星形胶质细胞产生两种脂肪,长链饱和游离脂肪酸和磷脂酰胆碱。然后,这些脂肪会引发受损神经元的细胞死亡,这些神经元是在神经组织中传递信息的电活跃细胞。
10月6日发表在《自然》杂志上的这项研究还表明,当研究人员阻断小鼠体内脂肪酸的形成时,75%的神经元存活下来,而当脂肪酸形成时,只有10%的神经元存活下来。研究人员早期的工作表明,脑细胞在不受星形胶质细胞攻击的情况下继续发挥作用。
Liddelow博士是神经科学和生理学系的助理教授,也是纽约大学朗格尼健康中心(NYU Langone Health)跨学科神经学Parekh中心的联合主任,他补充说,针对这些脂肪而不是产生它们的细胞可能是治疗神经退行性疾病的一种更安全的方法,因为星形胶质细胞为神经细胞提供营养,并清除它们的废物。完全停止它们的工作可能会干扰健康的大脑功能。
Liddelow博士说,虽然目前还不清楚星形胶质细胞产生这些毒素的原因,但它们的进化可能是为了在受损细胞伤害邻近细胞之前摧毁受损细胞。他指出,虽然健康细胞不会受到毒素的伤害,但当神经元受到伤害、突变或被朊病毒感染时,它们就会变得容易受到破坏性影响。朊病毒是一种传染性的、折叠错误的蛋白质,在疯牛病和类似疾病中起着重要作用。该研究的作者说,也许在像痴呆症这样的慢性疾病中,这个原本有益的过程偏离了轨道,变成了一个问题。
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在这项研究中,研究人员分析了从啮齿动物身上收集的星形胶质细胞释放的分子。他们还对一些老鼠进行基因工程改造,以阻止有毒脂肪的正常产生,并观察急性损伤后是否会发生神经元死亡。
“我们的研究结果提供了可能是迄今为止最详细的组织损伤如何导致脑细胞死亡的分子图谱,使研究人员能够更好地理解为什么神经元在各种疾病中死亡,”纽约大学朗格尼分校眼科助理教授Liddelow博士说。
Liddelow博士警告说,虽然这些发现很有希望,但用于阻断小鼠体内产生有毒脂肪酸的酶的基因技术还没有准备好用于人类。因此,研究人员下一步的计划是探索安全有效的方法来干扰人类患者体内毒素的释放。Liddelow博士和他的同事们之前已经在帕金森病、亨廷顿病和多发性硬化症等疾病患者的大脑中发现了这些神经毒性星形胶质细胞。
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