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Cell子刊:为什么痴呆老人会迷路?与一致病蛋白有关

2017/01/22 来源:生物探索
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导读
大脑是人体最神秘复杂的器官,其中感知空间、导航定位是其基本功能之一。但是,阿尔兹海默症患者时空感能力会受损,约3/5的痴呆患者会出现迷路的症状。这是为什么呢?科学家们最新发现,造成神经纤维缠结的Tau蛋白会损伤大脑里的“导航系统”,导致GPS功能紊乱。


很多阿尔兹海默症患者都会出现迷路、记忆丢失的症状。为什么会走丢呢?来自于哥伦比亚大学医学中心(CUMC)的研究团队发现,这可能与一种致病蛋白有关。他们以小鼠为模型发现,Tau蛋白过度累积会损伤大脑的“导航系统”,导致GPS功能紊乱。相关研究成果发表在《Neuron》期刊。

Tau蛋白、内嗅皮层和网格细胞

已有研究表明,阿尔兹海默症有两个关键蛋白:β-淀粉样蛋白(Aβ)和Tau蛋白。其中,β-淀粉样蛋白是造成老年斑的主要物质,而Tau蛋白过度磷酸化会造成神经元纤维缠结。研究人员推测,空间定位障碍与大脑内嗅皮层(EC)有关联,因为内嗅皮层区域在记忆和定位功能中扮演着重要角色,是大脑神经纤维缠结损伤的第一个结构。

CUMC病理学和细胞生物学教授Karen E. Duff博士表示:“迄今为止,并没有科学家揭示Tau蛋白损坏大脑导航系统的机理。”E. Duff教授带领团队专注于“网格细胞”,一种位于内嗅皮层的神经细胞,具有显著的空间放电特征,负责大脑定位和导航,是我们认路的基石。

Tau蛋白攻击网格细胞

研究团队以正常的成年小鼠和内嗅皮层表达有Tau蛋白的小鼠(EC-tau)为模型,记录它们大脑网格细胞的放电数据。

结果表明,相比于正常小鼠,大脑Tau蛋白累积过多的小鼠空间定位能力较差。这意味着,Tau蛋白会影响网格细胞的功能,导致空间定位和记忆功能受损。

对小鼠大脑组织病理学分析结果显示,Tau蛋白仅仅只会消灭或者伤害激活状态的细胞,对静止细胞并没有攻击性,这意味着网格细胞放电会受其影响。研究人员推测,Tau蛋白会干扰激活细胞和静止细胞之间的平衡,且会损伤网格系统。

诺贝尔奖得主、CUMC 大脑科学教授Eric Kandel 博士表示:“这项研究清晰地表明,Tau蛋白致病性开始于大脑内嗅皮层,会导致大脑导航系统,从而引发失忆、时空感受损等阿尔兹海默症典型症状。这大大推进了我们对阿尔兹海默症早期阶段的病理认知。”

这项研究首次将探究了网格细胞与阿尔兹海默症之间的关联。它对于了解阿尔兹海默症的病情发展有着重要指示意义。

参考资料:

In Alzheimer's, excess tau protein damages brain's GPS

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