这一发现可能会促进青光眼、阿尔茨海默病和其他脑部疾病的治疗。

纽约大学朗格尼医学中心官网10月6日消息

一项针对啮齿动物的新研究显示,通常滋养健康脑细胞(称为神经元)的细胞(星形胶质细胞),在神经元受损后会释放有毒脂肪酸。研究人员说,这种现象很可能是大多数影响大脑功能的疾病以及在衰老过程中看到的脑细胞自然分解的驱动因素。

先前的研究指出星形胶质细胞是帕金森病和失智症等神经退行性疾病中细胞死亡的罪魁祸首。虽然许多专家认为这些细胞会释放一种神经元杀伤分子来“清除”受损的脑细胞,但这种毒素的身份直到现在仍然是个谜。

由纽约大学格罗斯曼医学院(NYU Grossman School of Medicine)的研究人员领导的这项新研究提供了他们所说的第一个证据,表明组织损伤会促使星形胶质细胞产生两种脂肪,即长链饱和游离脂肪酸和磷脂酰胆碱。然后这些脂肪会触发受损神经元中的细胞死亡,这些电活性细胞在整个神经组织中发送信息。

该研究于近日发表在《自然》(Nature)杂志上,这项研究还表明,当研究人员阻止小鼠中的脂肪酸形成时,75% 的神经元存活下来,而当脂肪酸被允许形成时,这一比例为 10%。研究人员早期的工作表明,脑细胞在免受星形胶质细胞攻击时会继续发挥作用。

研究于2021年10月6日发表在《Nature》(最新影响因子:49．962)杂志上

“我们的研究结果表明,星形胶质细胞产生的有毒脂肪酸在脑细胞死亡中起着关键作用,并为治疗甚至预防许多神经退行性疾病提供了一个有希望的新靶点,” 该研究的资深合著者Shane Liddelow博士说。

纽约大学朗格尼医学中心神经科学和生理学系助理教授 Liddelow 补充说,靶向这些脂肪而不是产生脂肪的细胞可能是治疗神经退行性疾病的更安全方法,因为星形胶质细胞可以滋养神经细胞并清除它们的废物。完全阻止他们工作可能会干扰健康的大脑功能。

Liddelow 说,虽然星形胶质细胞产生这些毒素的原因尚不清楚,但它们可能会进化为在伤害邻居之前破坏受损细胞。他指出,虽然健康细胞不会受到毒素的伤害,但当神经元受到损伤、突变或被朊病毒感染时,它们就容易受到伤害。朊病毒是一种传染性的、错误折叠的蛋白质,在疯牛病和类似疾病中起主要作用。研究作者说,也许在失智症等慢性疾病中,这个原本有用的过程会偏离轨道并成为一个问题。

在调查中,研究人员分析了从啮齿动物身上收集的星形胶质细胞释放的分子。他们还对一些小鼠群体进行了基因改造,以防止有毒脂肪的正常产生,并观察急性损伤后是否会发生神经元死亡。

“我们的结果可能是迄今为止关于组织损伤如何导致脑细胞死亡的最详细的分子图谱,使研究人员能够更好地理解为什么神经元会在各种疾病中死亡,” Liddelow 说。

Liddelow 警告说,虽然这些发现很有希望,但用于阻断小鼠体内产生有毒脂肪酸的酶的基因技术还没有准备好用于人类。因此,研究人员的下一个计划是探索安全有效的方法来干扰人类患者体内毒素的释放。Liddelow 和他的同事此前曾在帕金森病、亨廷顿病和多发性硬化症等疾病患者的大脑中显示出这些具有神经毒性的星形胶质细胞。

参考文献

Source:NYU Langone Health / NYU Grossman School of Medicine

Toxic fatty acids to blame for brain cell death after injury

Reference:

Guttenplan, K．A．, Weigel, M．K．, Prakash, P． et al． Neurotoxic reactive astrocytes induce cell death via saturated lipids． Nature, 2021 DOI: 10．1038/s41586-021-03960-y

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