Neuron最新研究证实:帕金森病起源于肠道,通过神经传入大脑
2019/07/01
越来越多的证据表明肠道和帕金森病之间存在关联。约翰斯•霍普金斯大学医学院的一项研究为这种联系增加了新证据,并为检测旨在治疗神经退行性疾病的药物提供了一种新模式。


图片来源:Pixabay

帕金森病是继阿尔茨海默病之后第二常见不可治愈的神经退行性疾病,其特征是大脑细胞中错误折叠蛋白质的(α-synuclein,α-突触核蛋白)聚积。越来越多的蛋白质开始聚集在一起时,就会导致神经组织死亡,留下大片的“死脑物质”——路易小体(Lewy Bodies)。随着脑细胞的死亡,它们会损害一个人的活动、思考或调节情绪的能力。

近年来,越来越多的证据表明肠道和帕金森病之间存在关联。近日,美国约翰•霍普金斯大学的医学研究人员表示,他们已经发现了帕金森病起源于肠道细胞并将身体神经元传递到大脑的新证据。

“这些研究结果进一步证明了肠道在帕金森病中的作用,并为我们提供了一个新的、更精确的模型,用于测试能够预防或阻止帕金森病进展的治疗方法,” 约翰•霍普金斯大学细胞工程研究所所长、神经学教授Ted Dawson博士说道。相关研究结果发表在《Neuron》杂志上。


DOI:https://doi.org/10.1016/j.neuron.2019.05.035

帕金森症起源于肠道

早在2003年,德国神经解剖学家Heiko Braak就发现,在死后的帕金森病患者的样本中,错误折叠的α-突触核蛋白也出现在控制肠道的神经系统中(肠神经系统)。因为帕金森病患者在出现帕金森症特征性运动障碍之前很久就会出现便秘等胃肠道疾病。Braak当时假设,帕金森症可能起源于肠道。

但是有个一问题是,肠道神经系统中的这些α-突触核蛋白沉积物是否与大脑中发现的相同?


帕金森病致病在小鼠体内的传播途径。图片来源:Ted Dawson

为了验证这一点,在最新的研究中,Ted Dawson博士和他的同事Hanseok Ko博士等将实验室中合成的错误折叠的α-突触核蛋白注入数十只健康小鼠的肠道中,并对注射后1个月、3个月、7个月和10个月的小鼠脑组织进行取样和分析。在为期10个月的实验过程中,研究人员发现,α-突触核蛋白开始在迷走神经与肠道相连的地方积聚,并继续扩散到大脑。

研究人员随后切除了一组小鼠的迷走神经,并将错误折叠的α-突触核蛋白注入其内脏。经过7个月的观察,研究人员发现,迷走神经断裂的小鼠没有发现细胞死亡的迹象。Dawson表示,切断的神经似乎可以阻止错误折叠的蛋白质的进展。


右图为α-突触核蛋白注入小鼠肠道后的DAT扫描,左图为对照组。图片来源:Ted Dawson

转化为帕金森相关行为改变

但是,这些又是如何转化为与帕金森相关的行为改变的呢?

研究人员通过筑巢、探索新环境(通常用来辨别小鼠帕金森症状的任务)等方式来评估了三组小鼠的行为:实验组I为注射错误折叠的α-突触核蛋白的小鼠,实验组II为注射错误折叠的α-突触核蛋白但切断迷走神经的小鼠,以及对照组(没有注射错误蛋白和保留完整迷走神经的小鼠)。

研究人员首先观察小鼠在笼子里筑巢的情况——这是精细运动灵活性的测试,而人类的帕金森病通常会影响这种灵活性。结果发现,实验组I使用的材料远少于对照组和实验组II,它们的巢更小更乱。Ko在一份声明中表示,与人类的帕金森病症状类似,随着疾病的发展,小鼠的精细运动控制能力也在恶化。

在另一项测试中,研究人员通过观察小鼠对新环境的反应来测试它们的焦虑程度。研究人员将这些小鼠放在一个大型的开放式盒子里,摄像机可以跟踪它们的行动。结果显示,健康的小鼠很好奇,会花时间研究新环境的每个部分。然而,受认知衰退影响的小鼠更加焦虑,导致它们更可能停留在盒子的边缘。

具体来说,对照组和实验组II小鼠,在20到30分钟的时间内探索盒子的中心。另一方面,实验组I小鼠在探测盒子中心的时间不到5分钟,并且主要在边界附近移动。这表明,接受α-突触核蛋白并具有完整迷走神经的小鼠更加焦虑,这种症状与帕金森氏症一致。

结语

总的来说,这项研究的结果表明,错误折叠的α-突触核蛋白可以沿着迷走神经从小肠传播到大脑,阻断这种传播途径可能是预防帕金森病的关键。

Dawson说,“这是该领域令人兴奋的发现,并为疾病的早期干预提供了一个线索。”接下来,研究人员计划探索迷走神经的哪些部分允许错误折叠的蛋白质“爬”到大脑,并研究阻止它的潜在机制。

参考资料:

[1] New research shows Parkinson's disease origins in the gut

[2] New evidence of a link between Parkinson's disease and the gut could inspire treatments

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