知道你的大脑:阿尔茨海默病

背景

Auguste Deter,Alois Alzheimer的主题的案例研究描述了将被称为阿尔茨海默病的疾病。

1906年,在德国召开的一次精神病学家会议上,阿耳茨海默做了一次演讲,详细介绍了奥古斯特·德迪勒的不寻常案例。阿兹海默大约是在5年前遇到迪特的,当时他在德国梅因河畔法兰克福的一家精神病院担任助理医师。迪特在老年痴呆症上留下了深刻的印象,因为她相对年轻,但她患有一种独特的严重的,痴呆如症状。

当阿尔茨海默尔遇见她时,禁止51岁。当她的行为变得令人惊讶时,她最明显的症状已经开始。首先,她开始展现出丈夫的不具巧之声嫉妒。然后,她的记忆开始迅速恶化。她很容易变得迷失方向,并且经常与现实失去触感,偏执妄想消耗。正如老年痴呆症所描述的

“...有时候她想有人试图杀死她,然后迎接像公司一样迎接主治医生......有时候她大声抗议,他打算削减她......然后她又是完全社会,绕着她的床上用品,呼叫拖累她的丈夫和女儿似乎遭受了幻觉。她经常尖叫好几个小时。“

阿尔茨海默氏症涉及案件。导致似乎受到一种老年精神病的折磨,这可能是痴呆症的症状。但很少见到痴呆症这是如此年轻的那么严重。

除了是一名医生,阿尔茨海默还是一名勤奋的研究人员。他对伴随精神和神经疾病的神经系统的病理变化非常感兴趣。因此,当迪特在55岁去世时,阿尔茨海默要求将她的大脑送到他那里进行研究。在检查中,阿尔茨海默氏症发现大脑遭受了广泛的神经元损失,并且充满了异常的结构(后来得知是下面讨论的蛋白质沉积)。

迪丝特的年龄,症状和神经退化让阿尔茨海默症认定她是个特例。在他的演讲中,在场的精神科医生似乎没有同样的感觉,然而,因为在他的演讲之后没有任何问题、评论或其他感兴趣的迹象(与会者似乎对下一次关于强迫性手淫的报告更感兴趣).但阿尔茨海默很少知道,他的演讲将标志着一个历史性的时刻,因为仅仅几年之后,著名的精神病学家(阿尔茨海默的同事)埃米尔·克雷佩林(Emil Kraepelin)引入了这个术语阿尔茨海默氏病描述一种早发的老年性痴呆。

直到20世纪70年代后期直到才研究人员开始认识到,大多数广告案件不是早期发作并发生在65岁以上的患者中。今天,广告是该年龄集团人民的最大健康问题之一,并且由于该人群的数量持续增加(讽刺地是,因此我们提高了让人们活着更长时间的能力,这是一个迅速增长的问题。今天,每隔10人在65岁以上约1人遭受广告以及美国患AD的人数预计到2050年将增长近两倍

阿尔茨海默病的症状是什么?

广告是一种类型痴呆,这个术语用来描述涉及记忆丧失和其他认知困难的情况。痴呆症有许多不同的类型,然而,每一种都有自己的原因和特定的症状。AD只是一个变体。

阿尔茨海默病智力下降最明显的迹象是记忆问题。在疾病的早期阶段,这通常表现为创造新记忆的困难,问题尤其明显宣言回忆或者关于信息和事件的记忆(而不是如何进行如何进行常规事物,如绑鞋或与用具一起吃的东西,这被称为非陈述回忆).早期,患者通常能够保持较老的记忆和非陈述回忆。然而,随着时间的推移,所有内存都可能受到影响,即使是最持久的存储器也可能会恶化。

但内存缺陷只是广告症状学的一个方面。患者还可以遇到沟通问题,并且可能会损害阅读和写入的能力。可能发生不可预测的情绪骚乱,从冷漠和抑郁症到愤怒的爆发。思考经常变得妄想,而且相当一部分患者(高达20%)甚至会出现视觉幻觉

然而,这不仅仅是受到影响的认知。运动受到阻碍,导致患者开始失去移动性,并且甚至在最简单的自我护理行为中表现出困难。咀嚼和吞咽等基本电机功能发生故障,并且最终发生失禁。

最后(如果病人活了这么长时间),没有多少大脑功能没有受到某种程度的影响,病人就会完全依赖护理人员的帮助,即使是最基本的日常活动,比如吃饭和上厕所。这种病总是致命的。

阿尔茨海默病的大脑发生了什么?

当Alois阿尔茨海默检查Auguste Deter的大脑时,他注意到一些明显的病理变化。第一种是大脑经历了严重的萎缩。与健康的大脑相比,它似乎有些萎缩。

这种AD脑的萎缩是由于在疾病中发生的脑细胞死亡。广告是所谓的神经退行性疾病,这是用于指导致神经元变性和死亡的疾病的分类。许多疾病属于这一类别(例如帕金森病,肌营养的外侧硬化),但广告是本集团最常见的疾病。

阿尔茨海默还注意到神经元内部和周围的异常形成。他说“分布在整个皮层……有……由一种特殊物质沉积而引起的病灶”,他还提到“许多纤维彼此相邻……它们一个接一个地出现在细胞表面。”阿尔茨海默氏症描述了AD的两个标志性神经症状淀粉样蛋白斑块神经原纤维缠结

第一种结构是淀粉样斑块,由小的(本质上是一种更小的蛋白质)β淀粉样蛋白或者,在神经元外形成大簇的Aβ。通常,酶称为蛋白酶可以帮助摆脱大脑中的不需要的肽和蛋白质。但淀粉样蛋白斑块尤其抵抗蛋白酶降解。因此,随着疾病的进展,它们在大脑中积聚;他们的存在是广告大脑的定义特征。

Watch this 2-Minute Neuroscience video for a summary of the way Alzheimer\u2019s disease affects the brain.

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观看这段2分钟的神经科学视频,以摘要阿尔茨海默病的疾病影响大脑。

Alzheimer,神经纤维缠结的其他结构也由蛋白质的异常沉积组成。在这种情况下,称为蛋白质罪魁祸首TAU.Tau蛋白通常在帮助细胞运输物质方面起着重要作用,但在AD中,它失去了正常的功能,并在阿尔茨海默病描述的缠结中聚集在一起。和淀粉样斑块一样,大脑用来清除多余蛋白质沉积的正常机制无法有效清除神经原纤维缠结。事实上,即使在受影响的神经元死亡后,在其内部发现的缠结仍会提醒我们原来的神经元。

随着疾病的进展,淀粉样蛋白斑块和神经纤维纤维缠结在大脑中越来越积聚。因此,这些异常结构的外观与广告症状的严重程度相关。与此同时,这些结构在疾病发展中发挥的作用仍然不清楚。例如,研究人员仍然不确定,如果淀粉样蛋白斑块本身对神经元损害,或者它们代表大脑的努力,以防止有毒Aβ肽以保护神经元免受其有害作用。有关神经纤维炎缠结的问题。他们的外表似乎是对神经元功能的破坏性,它们在大脑中的扩散与神经退化和症状的关系甚至比淀粉样蛋白斑块的增殖更密切.尽管如此,他们对广告进展的具体贡献仍然不确定。

原因和治疗

因此,仍有许多问题仍然围绕着广告的疾病过程。同样,不确定性环绕着为什么疾病影响了一些人,而不是其他人。在一小部分AD病例中,该疾病可以与少数鉴定的基因中的突变链接,其蛋白质产品参与上述Aβ肽的产生。但对于大多数患者而言,疾病没有明确的遗传或环境原因。

但是,有一些已知的风险因素。例如,称为基因的变体载脂蛋白E., 或者舆传已知将广告的风险提高10至20次。舆传为血液中涉及胆固醇和其他脂质涉及的蛋白质编码,但尚不清楚为什么它可能涉及广告风险。然而,高脂质和胆固醇水平,也已被确定为可能的危险因素对于疾病。

有许多其他潜在的风险因素,就像吸烟,重复头部伤,心血管健康差和糖尿病.然而,研究人员仍然不确定这些因素是如何增加患AD的几率的。到目前为止,最大的风险因素仍然是我们无法避免的:老年。

因此,AD的病因仍然有些模糊,这也许使我们的治疗同样不令人满意不足为奇。这种疾病最常见的治疗方法包括使用提高神经递质水平的药物乙酰胆碱在大脑中。乙酰胆碱被认为在学习和记忆中扮演着重要的角色Nucleus Basalis.)在ad期间大量减少,可能导致记忆丧失。

称为乙酰胆碱酯酶抑制剂(ACHEIS)的药物抑制了酶的活性乙酰胆碱酯酶,其正常功能是从Synapse中除去乙酰胆碱 - 实际上降低神经递质可以在该突触处具有的效果。通过抑制乙酰胆碱酯酶活性,Acheis导致乙酰胆碱水平增加。在此过程中,这些药物可以导致记忆力的适度改善。然而,由于效果是适度的,因此,acheis在疾病的后期阶段通常不是很有用。实际上,在不到10%的患者服用药物的患者中,清楚地改善了认知症状.此外,乙酰胆碱酯酶抑制剂只能治疗ad的症状,它们对阻止疾病的发展没有任何作用。

有少数其他治疗方法,还有许多其他探索,但此时我们没有任何阻止神经变性的方法,使广告的症状下来。因此,我们在治疗疾病的能力方面保持有限。希望持续的神经科学研究允许我们开发更好的方法来解决广告大脑中发生的病理变化。

参考文献(除了上面的链接文本):

阿尔茨海默氏症(Alzheimer A, Stelzmann RA, Schnitzlein HN, Murtagh FR): 1907年阿尔茨海默氏症论文“Uber eine eigenartige Erkankung der Hirnrinde”的英译。阿娜特。1995;8(6):429 - 31所示。

Cipriani G,Dolciotti C,Picchi L,Bonuccelli U. Alzheimer及其疾病:简要历史。神经罗斯SCI。2011年4月32日(2):275-9。DOI:10.1007 / S10072-010-0454-7。

小Sanes, TM Jessell。老化的大脑。在:坎德尔ER,施瓦茨JH,杰塞尔TM,编。《神经科学原理》,第5版。纽约:麦格劳-希尔出版社。

2分钟神经科学:阿尔茨海默病

由于阿尔茨海默病的影响而严重萎缩的大脑的冠状切片。

由于阿尔茨海默病的影响而严重萎缩的大脑的冠状切片。

在这个视频中,我将讨论阿尔茨海默氏病---最常见的形式神经退行性疾病。除了在阿尔茨海默病的疾病中发生的广泛神经变性外,还存在特异性神经生物学异常,其出现在阿尔茨海默病患者的大脑中。例如,称为错误的蛋白质的簇β淀粉样蛋白在神经元周围发展;群集被称为淀粉样蛋白斑块.此外,群集的错误折叠τ蛋白开发内部神经元;这些星团被称为神经原纤维缠结.阿尔茨海默病最常见的治疗方法是acetycholinesterase抑制剂,这是抑制崩溃的药物神经递质乙酰胆碱。乙酰胆碱被认为对健康的认知很重要,但乙酰胆碱酯酶抑制剂对阿尔茨海默病症状的影响相对较小。

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在常见的神经变性疾病中误用的蛋白质未解决的奥秘

在20世纪70年代,生物化学师斯坦利普斯汀曾试图寻找神秘群体疾病的致病因子。包括Kuru和Creutzfeldt-Jakob疾病的疾病,在绵羊中的人类和瘙痒病,以缓慢发展的症状为特征神经变性如此严重,它最终导致大脑呈现海绵的外观(由于无数小洞的发展灰质丢失了)。当时普斯汀开始研究这些疾病,他们所有人都经过实验转移到黑猩猩或其他动物通过向动物注射来自受感染宿主的生物物质因此,这些疾病似乎是以传染性的方式传播的,但科学家们仍在试图找出导致它们传播的病原体(如病毒、细菌等)。

普斯汀专注于试图对涉及斯克利维传播的代理进行分类。他预计代理人是一种病毒,但是当他的测试反复建议它是由蛋白质而不是构成病毒DNA的核酸组成。因为,虽然在拟议蛋白质的蛋白质可能参与传染传染病的蛋白质之前有其他人之前,但这些想法并没有被科学界得到广泛的接受。如果预防员是接受他的测试表明,这意味着对传染性药剂的性质的常规了解 - 这是至少具有DNA或RNA的常规了解 - 以及前面没有的蛋白质的基本特征已知有传染性能力。

在1982年,Prusiner发表了一份稿件概述假设瘙痒病是由具有传染性素质的蛋白质引起的。他称之为这个蛋白质a朊病毒,即“蛋白质感染性颗粒”。对病毒学家和其他研究这些疾病的人来说,普鲁西纳的观点有些异教,普鲁西纳受到了科学家和非科学家的批评。但最终,普鲁西纳分离出了引起痒病传播的朊病毒,证实了他的怀疑,并平息了反对者的声音。1997年,他因这一发现被授予诺贝尔医学奖。

现在已经确定,朊病毒是疾病的药剂,因为它们可以像典型的病原体一样从宿主传播到宿主。然而,在其宿主内部,它们也具有“感染”其他蛋白质的独特能力。这导致通过大脑的不同区域传播病理学,最终导致广泛的神经变性。但传染性蛋白质的故事并不能以普斯汀研究的稀有疾病组成。我们现在要学习的是,这种朊病毒等朊病毒的传播可能是其他涉及神经变性的患者的特征。虽然这些疾病与朊病毒疾病的疾病截然不同,但证据表明,Alzheimer疾病(AD)和帕金森病(Pd)等神经退行性疾病的病理生理学可能涉及表现出其能力的蛋白质在受影响的个体的大脑中感染其他蛋白质。

阿尔茨海默病,帕金森病和蛋白质错误折叠

有很多疾病都是以神经退化为特征的,但是AD和PD是对我们社会影响最大的两种神经退行性疾病今天在死亡率,残疾和经济负担方面。然而,这两种疾病都涉及神经变性,而且它们在大脑最受影响的地区(这在确定其不同的症状轮廓方面发挥着重要作用)。在广告中,神经变性在大脑的几个地区变得广泛,包括皮质和海马的区域.这些区域对认知和记忆尤为重要,这有助于解释这种疾病中出现的一些缺陷。在帕金森病,基底神经节结构中的神经元——一群这在促进运动中发挥着重要作用 - 严重影响。这黑质特别受到影响,死亡时该区域50%到70%的神经元会消失.虽然AD和PD发生大规模神经退行性变的机制尚不完全清楚,但在这两种疾病中,神经退行性变都与神经元内或周围错误折叠蛋白的积累有关。

蛋白质对一系列广泛的生物功能是必不可少的,包括许多重要的过程,如细胞代谢、DNA复制和细胞信号传导。当一个蛋白质由氨基酸链形成时,其合成的最后步骤之一就是折叠过程。合成蛋白质的氨基酸链(称为多肽)被折叠成三维结构,而正是这种三维结构——称为三级结构——决定了蛋白质的最终功能。换句话说,蛋白质的折叠——不仅仅是组成蛋白质的氨基酸链——决定了蛋白质在体内的作用。

因此,蛋白质折叠是合成功能蛋白质的关键。然而,在AD和PD中,蛋白质似乎折叠不正确。这就产生了由纤维组成的蛋白质,这些纤维病态地扭曲在一起,而不是折叠成典型的三维结构。这些蛋白质被称为淀粉样蛋白状态,因为这是什么时候这一异常结构是由著名科学家鲁道夫·维尔肖首先注意到的,他错误地将它们鉴定为淀粉(淀粉样淀粉状)。一旦它们形成,这些淀粉样蛋白具有聚集成不溶性块的趋势。

AD的特征是两种蛋白质的聚集β淀粉样蛋白Tau,分别。淀粉样蛋白β总是存在于神经元周围的细胞外空间中的大脑中,尽管其功能尚未阐明。然而,在AD中,它累积成称为淀粉样斑块(AKA老年斑块)的簇,其神经元外部和周围地区聚集。这些淀粉样蛋白斑块经常开始形成皮质在疾病的早期阶段,但会传播并最终传播到脑干在后期的阶段。tau被发现在神经元中,通常涉及通过稳定来保持神经元的结构微管.当tau蛋白发生错误折叠时,它会在神经元内积聚成称为神经原纤维缠结.在广告中,这些纠结通常在脑干中开始形成,然后蔓延到颞叶和皮质。

PD的特征在于蛋白质的聚集,称为α-突触核蛋白。α-突触核蛋白在神经元中发现,可能在调节神经递质释放方面发挥各种作用.在PD中,它丛生成叫做lewy尸体的集群(为1912年发现他们发现的弗雷德里克lewy),在神经元内形成。大脑中没有一致的物体原产地部位,但通常他们首先在脑干中看到或者嗅灯泡

就像朊病毒一样,在AD和PD等神经退行性疾病中,错误折叠的蛋白质似乎能够影响之前健康的蛋白质也经历错误折叠的过程,导致它们转化为淀粉样蛋白状态。在最早提供实验证据的研究中,在猴子的大脑中诱发了淀粉样斑块的形成他们将人类AD患者的脑组织注射到猴子的大脑中。这种病理性错误折叠从一种蛋白质扩散到另一种蛋白质的过程被称为种子聚合

然而,错误折叠不仅从蛋白质传播到蛋白质,而且来自神经元到神经元。这种情况发生的方式也仍然不是很清楚,但怀疑蛋白质可以从细胞外空间中占据骨髓间隙中的,在那里他们开始感染易感蛋白并进一步扩散病理错误折叠。无论哪种机制,这种神经元到神经元的蛋白质错误折叠允许疾病从相对狭窄的起源部位传播到大脑的广泛区域。

蛋白质错误折叠原因是什么损伤?

虽然错误折叠的蛋白质是神经变性疾病的特征,但他们迄今为止对这些疾病的病理有何贡献仍然是未知的。换句话说,虽然广告和PD患者在其大脑中具有这些蛋白质的丛生,但我们实际上并不知道聚集体在引起神经元死亡时发挥的作用 - 或者它们根本引起细胞死亡。

根据一个视角淀粉样蛋白及其形成的聚集物本身具有神经毒性,可导致神经元死亡。此外,有人假设聚集物可以通过影响神经元结构的完整性而破坏神经元功能并在此过程中损害神经元之间的交流(也会导致神经退化)。然而,神经元死亡往往与聚集形成的程度没有很好的相关性,细胞死亡的最广泛区域可能发生在离聚集点一定距离的地方。这些发现导致了一种假设,即在聚集物中发现的淀粉样蛋白并不是最有害的,而是更小的淀粉样蛋白(称为淀粉样蛋白低聚物和原生纤维),其对神经元更有害。当测试大脑存在淀粉样蛋白的存在时,这些较小的淀粉样蛋白物质不容易检测到,并且可以在聚集的区域中发现,可能是潜在地解释淀粉样蛋白聚集体与神经变性之间的不良相关性。

有些人也建议淀粉样蛋白是由大脑形成的作为一种控制潜在有害的错误折叠蛋白扩散的方法。根据这一观点,分子伴侣——一种促进其他蛋白质折叠过程的蛋白质——能够识别出折叠错误的蛋白质。这些伴侣可以将这些错误折叠的蛋白质隔离成良性聚集物,从而防止它们对神经元产生毒性作用。然而,上面提到的较小的淀粉样蛋白可能会逃脱隔离,仍然能够造成损害。

还有很多问题需要回答

我们仍然在黑暗中,关于蛋白质错误折叠疾病的许多细节。我们知道误折叠是作为这些疾病的病理生理学的一部分,并且它以某种方式与神经变性相关。但我们不知道促使错误折叠是什么,似乎如何从蛋白质传播到蛋白质和神经元到神经元,或者以与神经元的死亡有关的方式。当其中一些问题的答案变得更加清晰时,它可能为这些疾病的更有效治疗方式开辟道路。例如,如果我们可以识别神经退行性疾病蛋白在神经元之间的蔓延方式,我们可以尝试开发用于阻断这种机制的方法(例如,阻断它们利用进入神经元的受体。然而,在我们了解更多内容之前,我们将继续在这些疾病中遇到含有一种令人闻记于不到40年前的“传染病”的蛋白质的遗传。

(2015)。神经退行性疾病的病理学传播:人类研究的焦点自然评论神经科学,16(2), 109 - 120 DOI:10.1038 / nrn3887

如果您喜欢这篇文章,请尝试下一步:朊病毒疾病的基因治疗

干细胞研究的胜利

虽然潜在的应用干细胞疗法是众多,现在一些最有希望的可想象用途是治疗退行性脑疾病,如阿尔茨海默氏病(广告)或帕金森病(PD)。在这两个累进中,基本的大脑区域恶化,导致令人惊叹的令人衰弱的症状。在广告中,Cholinergic.神经元耗尽,而失去了多巴胺能神经元与帕金森病的影响有关。一些科学家将这类疾病视为干细胞治疗的理想案例。因为,从理论上讲,如果胆碱能或多巴胺能神经元正在恶化,我们可以在病人的大脑中植入干细胞,然后刺激这些干细胞形成新的神经元。这可以抵消疾病引起的萎缩。

到目前为止,在实验室动物身上进行实验的结果好坏参半。有时可以看到轻微的改善,使人相信这一程序的潜在有效性。但是,在注射干细胞后,患病动物无法康复的情况更为常见,这表明这项技术存在问题。据认为,这些问题可能与被植入受试者大脑和免疫系统的干细胞的基因兼容性有关。也许免疫系统将这些干细胞识别为外来细胞,并启动一种摧毁它们的反应。这可能是动物缺乏改善的原因。

任何正在接受培训的科学家在继续阅读之前都可能想要暂停片刻,并尝试思考这个问题的逻辑解决方案。如果一只老鼠的免疫系统排斥来自另一只老鼠的干细胞,有什么办法可以解决这个问题呢?

答案是:使用与实验小鼠细胞基因相同的干细胞。纪念斯隆-凯特琳癌症中心的一组研究人员诱导小鼠PD用毒素注射它们。然后他们从小鼠的尾巴中服用皮肤细胞,并做了一点DNASwitcheroo。他们将DNA从皮肤细胞中取出并将其转移到已经从它们中提取自己的DNA的小鼠蛋细胞中。然后将该组产生蛋细胞分裂,最终产生干细胞作为正常胚胎发育的一部分。研究人员增加了合适的生长因素使干细胞分化成脑细胞。

然后他们将新形成的脑细胞注射到帕金森病小鼠体内。小鼠的免疫系统将脑细胞识别为“自我”,因为它们在基因上是相同的。因此,没有免疫反应,小鼠表现出明显的神经系统改善。在每只PD小鼠体内注射的大约10万个基因相似的脑细胞中,大约有2万个细胞存活下来,在每个大脑中发挥功能。当然,这项研究也有一组接受基因不同细胞的小鼠进行比较,这些小鼠并没有变得更健康。在这组老鼠的大脑中,只有几百个基因不同的细胞存活了下来(注射的数目相同)。

这是干细胞研究人员一直在等待的是:使用体细胞核移植(克隆)技术为身体进行替代细胞,导致明确的证据表明它可以导致退行性障碍的显着康复。对于那些已经宣告干细胞无限可能性的人来说,这是辩护。

然而,这并没有解决干细胞支持者面临的根本问题。它需要使用胚胎细胞来制造干细胞。因此,尽管它有潜力,它将继续面临严厉的政治反对。然而,人们不得不希望,随着这些程序在像老鼠这样的生物体上变得完善,反对者将不得不采取更功利的观点。也许用一些半百万冷冻胚胎在体外施肥诊所收集粉尘如果他们减轻活着PD患者患者的痛苦,全国将被视为更深入的深度。单独的美国数百万美元,在动物研究中一再在证明。

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