阿尔茨海默病究竟会对大脑造成什么影响?

A laboratory worker holds a human brain, one from an archive of 8,000 stored in a World War II air raid shelter at Wickford, Essex. The Corsellis Collection of human brains and brain tissue, named after founder Professor Nick Corsellis, is being opened up to scientists and academics
Scientists have discovered that the disease can cause inflammation in the brain which damages the body.Image: REUTERS/Kevin Lamarque
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全球约有5000万人被认为患有阿尔茨海默病。随着许多国家的人口迅速老龄化,患者人数也在稳步上升。

我们知道,阿尔茨海默病由大脑问题引起。脑细胞开始丧失功能,最终死亡,导致记忆丧失、思维能力下降,甚至性格发生重大变化。大脑的特定区域也会萎缩,这一过程称为萎缩,导致脑容量显著减少。但究竟是什么在大脑中引发了这些变化?

这种疾病主要通过扰乱神经元之间的交流发挥作用。神经元是专门处理并在大脑各区域之间传递电信号和化学信号的细胞。这会导致脑细胞死亡,而我们认为其原因是两种蛋白质不断累积,分别称为淀粉样蛋白和 tau 蛋白。这两种蛋白质之间的确切相互作用尚不清楚,但淀粉样蛋白会聚集成黏性团块,称为β淀粉样蛋白“斑块”;tau 蛋白则会在濒死细胞内积聚,形成“神经原纤维缠结”。

诊断阿尔茨海默病的一大难点是,在疾病早期,我们没有可靠、准确的方法测量这种蛋白质的积聚。事实上,只有在患者去世后,通过检查其脑组织,我们才能确诊阿尔茨海默病。

我们面临的另一个问题是,β淀粉样蛋白斑块也可能出现在健康患者的大脑中。这表明,仅凭淀粉样蛋白和 tau 蛋白的存在,可能无法完整解释这种疾病。

较新的研究表明,慢性炎症可能也会产生影响。炎症是人体抵御疾病的防御机制之一,当白细胞释放化学物质以保护身体免受外来物质侵害时,就会发生炎症。但如果持续时间足够长,炎症也会造成损伤。

在大脑中,被称为小胶质细胞的细胞积聚,也会引发损伤组织的长期炎症。在健康的大脑中,这些细胞会吞噬并清除废物和毒素。但在阿尔茨海默病患者体内,小胶质细胞无法清除这些碎屑,其中可能包括有毒的 tau 蛋白缠结或淀粉样蛋白斑块。随后,身体会激活更多小胶质细胞来尝试清除废物,但这反过来又会引发炎症。长期或慢性炎症会对脑细胞造成特别严重的损害,并最终导致脑细胞死亡。

科学家最近发现了一种名为 TREM2 的基因,它可能是这一问题的原因。通常,TREM2 会引导小胶质细胞清除大脑中的β淀粉样蛋白斑块,并帮助对抗脑内炎症。但研究人员发现,TREM2 基因无法正常工作的患者,其神经元之间会积聚β淀粉样蛋白斑块。

许多阿尔茨海默病患者还会出现心脏和循环系统问题。脑动脉中的β淀粉样蛋白沉积、动脉粥样硬化(动脉硬化)以及小中风也可能是影响因素。

这些“血管”问题会进一步减少大脑的血流量,并破坏血脑屏障。这种结构对于清除大脑中的有毒废物至关重要。它们还可能使大脑吸收的葡萄糖减少——一些研究指出,这种情况实际上可能早于阿尔茨海默病相关有毒蛋白质在大脑中的出现。

Image: 《2015年世界阿尔茨海默病报告》

个性化治疗

近来,研究人员开始更深入地研究大脑,尤其关注神经元之间称为突触的精确连接。一项近期研究发表在《自然》杂志上,描述了细胞中的一种过程,它可能促使神经元之间的突触通信遭到破坏。研究结果表明,如果某种特定的突触蛋白(称为 RBFOX1)不足,就可能发生这种情况。

得益于这类研究,目前有许多新药正在研发或临床试验中,它们可能针对阿尔茨海默病引起的多种全脑变化中的一种或多种。如今,许多研究人员认为,面向阿尔茨海默病患者的个性化治疗将成为未来的发展方向。

这将包括联合使用多种药物,针对上述若干问题进行定制治疗,类似于目前用于癌症的治疗方法。人们希望,这项创新研究能够带来并开创治疗这种复杂疾病的新途径。

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