用声和光对抗阿尔茨海默,并揭开背后奥秘

日期:2019-05-09 00:06:56 / 人气:2043

几年前,麻省理工学院(MIT)大脑与认知科学系教授蔡立慧等神经科学家们发现,只要让患有阿尔茨海默症的小鼠暴露在特定频率的灯光下,就能明显削减这种疾病常见的淀粉样斑块。最近,这名华人科学家带领的团队的一项新发现有助于解说该现象,在细胞水平上验证了这种疗法的效果。

该成果于5月7日在线宣布在《神经元》(Neuron)杂志。研讨人员认为,这种疗法不只有利于神经元,还协助一种负责清除大脑碎片行使“免疫吞噬”功用的小胶质细胞。总的来说,这种疗法能够削减炎症、增强突触功用、防止细胞死亡。

研讨人员还发现,闪耀的光影响增强了小鼠的认知功用,在空间回忆测验中,小鼠的体现要比未经干涉的小鼠好得多。这种疗法还对晚年健康小鼠的空间回忆发生了有利的影响。

蔡立慧是对阿尔茨海默症领域的科学研讨有触摸贡献的华人学者,凭仗在该领域的诸多工作,其于2011年当选为美国国家医学院院士,美国国家医学院是美国国家学院(United States National Academies)四大机构之一。


麻省理工学院(MIT)大脑与认知科学系教授蔡立慧 MIT官网 图

有利的脑电波

阿尔茨海默症,俗称晚年痴呆症,是一种发病进程缓慢的神经退行性疾病。1906年,德国精神病学家和病理学家爱罗斯?阿尔茨海默(Alois Alzheimer)首次发现并以他的姓名命名了这种疾病。至今100多年曩昔,人类尚没有找到解开这道难题的钥匙。

目前关于该病的致病机理议论纷纷,主流假说首要集中在β淀粉样蛋白堆积以及Tau蛋白质过度磷酸化。但是,截至目前,国际各大药企基于这些假说的药物研制纷纷折戟。

蔡立慧带领团队另辟蹊径的这种方法,被认为或许翻开阿尔茨海默症医治的新格局。

蔡立慧的思路在于,此前的研讨发现,阿尔茨海默病患者往往伴随着γ波振荡受损症状,这也被认为是该疾病的成果之一,蔡立慧团队正是反以此成果为切入点。

脑波,是指人脑内的神经元细胞之间传递信息时发生的生物电信号。人类的大脑在不同行为及状态下能够发生多种脑波,常用的为β波、α波、θ波、δ波和γ波等。其间γ波的频率为典型为40赫兹,γ波被认为有助于正常的大脑功用,如注意力和回忆力。

2016年12月,蔡立慧等人开端对闪耀光的影响进行的研讨表明,以40赫兹的频率进行的视觉影响会在视觉皮层中发生γ波,削减大脑中的β淀粉样蛋白。

2019年3月,团队进一步发现,将闪耀的光和声音影响(40赫兹)结合起来,能够进一步削减斑块,并发生明显的影响,延伸到与学习和回忆相关的海马和部分前额皮质。研讨人员还发现,这种非侵入性的光和声诱导的γ波对认知都有好处。

在研讨团队的这项最新研讨中,研讨人员想要更深入地研讨这些有利影响是怎么发生的。他们要点研讨了两种不同的小鼠,均通过基因工程导致小鼠患有阿尔茨海默症。

其间一种被称为Tau P301S,Tau蛋白发生骤变,这种蛋白会形成神经原纤维缠结。这也是阿尔茨海默症患者脑部的明显特征之一。另一种被称为CK-p25,能够诱导发生一种叫做p25的蛋白质,导致严峻的神经退行性变。

蔡立慧说,这两种模型显现的神经元丢失都比他们在开端的光闪耀研讨中运用的模型要严峻得多。

研讨人员发现,对小鼠进行视觉影响,每天1小时,持续3到6周,对神经元退化有明显的影响。研讨团队实施干涉的时间点是在上述两种类型的阿尔茨海默症小鼠行将呈现神经元退化之前。

成果显现,通过3周医治的Tau P301S小鼠没有呈现神经元变性,而未经医治的Tau P301S小鼠失去了15%-20%的神经元。CK-p25小鼠的神经退行性变也得到了防备,它们则承受了6周的医治。

“我研讨p25蛋白现已超过20年了,我知道这是一种十分具有神经毒性的蛋白质。我们发现,p25转基因表达水平在医治组和未医治组小鼠中完全相同,但在医治组小鼠中没有发生神经退行性变。”蔡立慧说,“我从来没看到过这种现象,这很令人震惊。”

研讨人员还发现,在莫里斯水迷宫的空间回忆测验中,承受医治的小鼠体现得更好。风趣的是,他们还发现,这种疗法改善了晚年小鼠的体现,这些小鼠没有患阿尔茨海默症的倾向。


左:阿尔茨海默氏症小鼠大脑;右:承受了非侵入性视觉影响医治的小鼠,显现出神经退行性变要少得多。

基因改变

为了弄清楚在细胞水平上发生了什么,研讨人员剖析了医治组和未医治组小鼠的基因表达改变,包括神经元和小胶质细胞。

在未医治小鼠的神经元中,研讨人员发现与DNA修复、突触功用和细胞囊泡转运相关的基因表达下降,而囊泡转运对突触的正常功用至关重要。但是,通过医治的小鼠比未医治的小鼠体现出更高的基因表达。研讨人员还发现,在承受医治的小鼠身上,突触的数量更多,一致性也更强(丈量大脑不同部分之间的脑电波同步程度)。

在对小胶质细胞的剖析中,研讨人员发现,未医治小鼠的细胞表达了促进炎症的基因,但通过医治小鼠的这些基因明显削减,与运动相关的基因添加。研讨人员说,这表明在承受医治的小鼠中,小胶质细胞或许在对抗炎症和清除或许导致淀粉样斑块和神经纤维缠结形成的分子方面做得更好。他们还发现容易形成缠结的Tau蛋白水平也较低。

蔡立慧说,研讨人员目前正在研讨的一个关键问题是γ波是怎么触发所有这些保护措施的。

“很多人一直在问我,小胶质细胞是否是这种有利作用中最重要的细胞类型,但说实话,我们真的不知道。”蔡立慧说,“毕竟,γ波振荡是由神经元建议的,我仍然认为它们是首要的调控器。我认为这种振荡自身一定触发了一些细胞内的事件,就在神经元内部,而且它们在某种程度上受到了保护。”

研讨人员还计划在症状较严峻的小鼠身上测验这种疗法,看看神经退行性变开端后能否逆转。

值得一提的是,研讨团队还开端了对人类患者进行光和声音影响的I期临床试验。

作者:金皇朝平台


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