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线粒体损伤导致的“大脑断电”可能是阿尔茨海默病的病因

2016/11/14 来源:生物探索
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导读
阿尔茨海默病的发现至今已过去了一个多世纪,但在十大致命的疾病中,阿尔茨海默病仍然是唯一一个不能预防,治疗或治愈的疾病。近日,发表于Alzheimer's and Dementia杂志上的一项研究表明,细胞能量供应中心——线粒体可能在阿尔茨海默病中扮演着重要角色。

阿尔茨海默病的发现至今已过去了一个多世纪,但在十大致命的疾病中,阿尔茨海默病仍然是唯一一个不能预防,治疗或治愈的疾病。随着人类寿命延长,老年人口数增加,阿尔茨海默病患者也越来越多。仅在美国,就有500万人患上了阿尔茨海默病。据美国疾病控制和预防中心统计,这个数字在本世纪中叶将达到增加到1400万。

近日,发表于Alzheimer's and Dementia杂志上的一项研究表明,细胞能量供应中心——线粒体可能在阿尔茨海默病中扮演着重要角色。

人类多种疾病,如神经退行性疾病、糖尿病、肿瘤等都与线粒体功能障碍有关。并且,此前已有研究表明基因突变引起的线粒体功能障碍可能与阿尔茨海默病的进展有关。线粒体是一个比较特殊的细胞器,它自带遗传信息。约1%的线粒体蛋白质由线粒体基因组编码并在线粒体核糖体内合成。而其余99%的线粒体蛋白质组则由细胞核基因编码。

与衰老相关的神经退行性疾病,如阿尔茨海默病,往往在病发很久之后才有明显的临床症状。而疾病早期的病理和分子机制仍有很大空白。

研究小组比较了正常人和阿尔茨海默病患者大脑的海马组织(一个与记忆有关的脑区,在阿尔茨海默病患者脑中出现严重损伤)。并检测两组基因表达,这两组基因都编码与线粒体复合物相关的蛋白质,对于氧化磷酸化(OXPHOS)过程至关重要,但是一个来自于线粒体DNA,另一个来自细胞核DNA。有趣的是,线粒体基因基本上没有受到影响,而细胞核中与与线粒体复合物相关的基因却发生明显下调,这一现象在正常衰老的大脑中也发现。


研究结果发现,阿尔茨海默病患者中,与线粒体细胞呼吸有关的一组特定基因表达水平出现下调。研究小组还观察了轻度认知功能障碍患者基因表达水平,却发现了相反的结果,这些患者基因表达水平增加。研究人员认为这种现象可能是由于大脑在早期为了延缓疾病发生而做出的某种补偿机制。此外,这项研究还提出,恢复与细胞核中与线粒体功能相关的这组基因损伤或许可以为阻止阿尔茨海默病进展提供一个新策略。

这项研究结果与此前的研究一致,阿尔茨海默病的一个病理特征之一——神经元中β-淀粉样蛋白的聚集将会直接导致线粒体功能障碍。对细胞核而非线粒体编码的OXPHOS基因产生显著地影响可能意味着分子从细胞核运输到线粒体的过程中出现障碍。

研究人员表示,他们的这项研究为阿尔茨海默病病程早期提供了一个可靠的生物标志物,与现在依靠淀粉样蛋白斑块和神经纤维缠结诊断相比,新的标志物可能与痴呆程度关联更紧密。衰老和阿尔茨海默病中线粒体功能下降的具体机制仍然未梳理出来,进一步研究还需继续。这项新研究提示旨在恢复细胞核编码的OXPHOS基因功能或许可以为阿尔茨海默症的治疗提供一条新的途径。

参考资料:Power outage in the brain may be source of Alzheimer's

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