NAD+增强剂烟酰胺核糖体(NR)治疗前后的阿尔茨海默氏症小鼠全脑半球切片,模型为APP/PSEN1。APP/PSEN1小鼠大脑中的β -淀粉样斑块含量(左),硫黄素S染色显示为绿色,与疾病期间的脑损伤相关,经NR治疗10周后减少(右)。资料来源:文森佐·索伦蒂诺、马里奥·罗马尼、弗朗西斯卡·波坦察/欧洲足球联盟
阿尔茨海默病是世界范围内最常见的痴呆症和神经退行性变。这种疾病的一个主要特征是大脑中有毒斑块的积累,这种斑块是由一种叫做β -淀粉样蛋白在神经元内异常聚集形成的。
阿尔茨海默氏症仍然没有治愈,给公共卫生系统带来了巨大的负担。大多数治疗侧重于减少淀粉样斑块的形成,但这些方法都没有定论。因此,科学家们现在正在寻找替代治疗策略,其中之一就是将阿尔茨海默氏症视为一种代谢性疾病。
根据这一思路,欧洲职业技术学院的Johan Auwerx实验室进行了研究线粒体它是细胞产生能量的动力来源,因此在新陈代谢中处于中心地位。他们以蠕虫和老鼠为模型,发现增强线粒体对某种特殊形式的蛋白质压力的防御,不仅能使它们保护自己,还能减少淀粉样斑块的形成。
在正常老龄化和年龄相关疾病,如阿尔茨海默,细胞面临损害造成的损害,以保护和替代功能障碍线粒体。由于线粒体为脑细胞提供了能量,因此在阿尔茨海默病的疾病中留下了无保护的脑损伤,因此多年来导致内存损失等症状。
科学家们确定了控制线粒体质量的两种机制:第一,“线粒体未折叠蛋白反应”(UPRmt),它保护线粒体免受压力刺激。第二,线粒体吞噬,一个循环的过程有缺陷的线粒体.这两种机制都是延缓或防止疾病期间线粒体过度损伤的关键。
虽然我们已经知道阿尔茨海默氏症患者大脑中的线粒体功能失调,但这是第一个证据,表明它们实际上试图通过提高质量控制途径来对抗疾病。该论文的第一作者文森佐·索伦蒂诺(Vincenzo Sorrentino)说:“从线虫到人类,线粒体的这些防御和循环途径在生物体中是必不可少的。”“所以我们决定用药物激活它们。”
该团队首先测试了一些已经确定的化合物,如抗生素多西环素和维生素烟酰胺核糖体(NR),这些化合物可以激活阿尔茨海默病蠕虫模型(C. elegans)的UPRmt和线粒体吞噬防御系统。与未经治疗的蠕虫相比,暴露于药物的蠕虫的健康、表现和寿命显著增加。在实验组中,斑块的形成也显著减少。
最重要的是,当科学家们使用同样的药物,在培养的人类神经元细胞上开启同样的线粒体防御通路时,他们观察到了类似的改善。
这一令人鼓舞的结果促使研究人员在阿尔茨海默病小鼠模型中测试NR。就像秀丽隐杆线虫一样,小鼠的线粒体功能有了显著改善,淀粉样斑块数量也减少了。但最重要的是,科学家们观察到老鼠的认知功能显著正常化。从临床角度来看,这具有巨大的意义。
据Johan Auwerx说,通过线粒体治疗阿尔茨海默氏症可以改变一切。“到目前为止,阿尔茨海默病一直被认为主要是由积聚淀粉样斑块在大脑中,“他说。”我们表明恢复线粒体健康减少了空斑形成但最重要的是,它还能改善大脑功能,这是所有阿尔茨海默氏症研究人员和患者的最终目标。”
该策略提供了一种新的治疗方法,可以减缓阿尔茨海默氏病(Alzheimer’s disease)神经退行性变的进展,甚至可能是其他疾病,如帕金森病(Parkinson’s disease),这种疾病的特征也是严重的线粒体和代谢缺陷。
这种方法还需要在人类患者身上进行测试。“通过靶向线粒体,NR和其他刺激它们的‘防御和循环’系统的分子可能会成功,而很多药物的目标都是减少。淀粉样斑块形成Vincenzo Sorrentino说。
更多信息:Vincenzo Sorrentino等人,增强线粒体蛋白质沉积减少淀粉样蛋白-β毒性,自然(2017)。DOI: 10.1038 / nature25143
期刊信息:自然
所提供的洛桑联邦理工学院
