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β-淀粉样蛋白和Tau蛋白:这些蛋白质与阿尔茨海默病有什么关系?

阿尔茨海默病是一种神经退行性疾病,已研究数十年。研究人员称,它是由大脑中 β-淀粉样蛋白和 Tau 蛋白的积累引起的。

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阿尔茨海默病患者的大脑中开始出现两种常见的蛋白质。尽管经过了几十年的研究,科学家们仍不清楚它们为何会变得如此危险。图片来源:SpeedKingz/Shutterstock

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如果你看一个阿尔茨海默病患者的大脑,你会看到明显且不可否认的损伤。

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死亡的神经细胞簇。细胞之间坚硬的斑块,以及细胞内部扭曲缠绕的厚厚蛋白质缠结。

这些是阿尔茨海默病的标志,它们导致了该疾病臭名昭著的症状,如记忆丧失、行为问题和思维困难。

是什么导致了阿尔茨海默病?

大部分损伤来自两种特定的蛋白质:β-淀粉样蛋白和 Tau 蛋白。这些富含蛋白质的斑块和缠结会不可逆转地损害大脑。

通过脑成像和其他技术,研究人员几十年来一直在深入研究与阿尔茨海默病相关的蛋白质的根源。我们现在对它们的形成方式有了很好的了解,但缺失的是原因。

但借助脑成像和早期检测,研究人员现在能够长期研究这些蛋白质,观察它们随着疾病的进展而积累。许多人认为,如果我们能观察到它们的堆积,我们就能找到一种方法来分解它们——最终治愈。当然,这说起来容易做起来难,因为 Tau 蛋白和 β-淀粉样蛋白都会以自己独特的方式造成破坏。


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什么是 β-淀粉样蛋白斑块?

虽然淀粉样蛋白前体蛋白(APP)—— β-淀粉样蛋白的前体蛋白——最出名的是它对阿尔茨海默病的贡献,但它们可能不应该背负如此坏名声。APP 在大脑中含量丰富,存在于突触中,突触是神经元之间传递化学和电信号的微小桥梁。

虽然 APP 的主要功能尚不清楚,但一些科学家认为它们在早期发育过程中有助于神经元在大脑中导航,或帮助细胞相互连接。但无论我们的身体如何使用 APP,在特定条件下,它都可能变成致命的问题。

梅奥诊所阿尔茨海默病研究中心主任 Ronald Petersen 说:“APP 在大脑中产生,通常由一种叫做 α-分泌酶的酶代谢,该酶将其切成两半并顺利排出。但对于患有阿尔茨海默病的人来说,APP 没有被 α-分泌酶切割,而是被另外两种酶—— β-分泌酶和 γ-分泌酶——切割。”

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大脑中的 β-淀粉样蛋白

当这种情况发生时, Petersen 和其他研究人员不确定确切的原因,APP 被切成大脑无法代谢的氨基酸链,称为 β-淀粉样蛋白。

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这些蛋白质无法分解,开始粘连在一起,最终在细胞之间的突触中形成坚硬的斑块沉积。这些密集簇从海马体开始,阻碍了神经元之间的交流,并引发细胞死亡,导致记忆丧失。而情况只会变得更糟。

一旦 β-淀粉样蛋白斑块开始形成,似乎就为阿尔茨海默病另一种标志性蛋白质:Tau 蛋白的积累打开了大门。研究人员不确定这是为什么,但他们知道这是神经退行性变的一个关键转折点。


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什么是 Tau 蛋白?

与 β-淀粉样蛋白不同,研究人员对 Tau 蛋白及其在大脑中的功能有很好的了解。

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约翰霍普金斯大学医学院脑资源中心主任 Juan Troncoso 说:“Tau 蛋白是身体所有细胞中都存在的一种正常蛋白质。”

我们细胞的整体结构由微管支撑,微管是赋予细胞形状的中空管。 along with another protein called tubulin, Tau 蛋白与这些微管结合,以保持它们的强度和稳定性。


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Tau 蛋白与阿尔茨海默病

但出于未知的原因,阿尔茨海默病患者的 Tau 蛋白会经历一个称为“过度磷酸化”的过程。在此过程中,磷酸分子的添加会导致 Tau 蛋白分解并失去其形状。

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它们变得太弱,无法支撑微管,开始脱离并粘连在一起。退化的 Tau 蛋白在神经元内部缠结在一起,生长到足以阻碍流向突触并到达相邻细胞的化学和电信号。

Petersen 补充说:“这会导致该神经元死亡,也许还会导致其旁边的神经元死亡,再旁边的一个。如果这些神经元位于大脑的记忆区域,那么这个人就会健忘。”

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不幸的是,健忘只是开始。当斑块和缠结从海马体扩散到大脑皮层时,行为、推理和语言能力也会开始衰退。这种退化会持续到患者无法执行基本身体功能,如进食和吞咽。最终结果是死亡。


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阿尔茨海默病治疗

目前,阿尔茨海默病的治疗方法有限。有一些药物和生活方式调整可以缓解症状,对禁食疗法的研究也开始显示出早期希望。但研究人员相信,Tau 蛋白和 β-淀粉样蛋白是解开阿尔茨海默病之谜的关键。

Troncoso 说:“由于它们在显微镜检查大脑时非常突出,它们已成为潜在疗法的目标。如果能通过疫苗或抗体去除或阻止 β-淀粉样蛋白的积累,那么就有可能预防或减缓疾病的发展。”


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