研究人员首次使用人类数据来量化导致死亡的不同过程的速度阿尔茨海默病并发现它的发展方式与之前认为的非常不同。他们的研究结果可能会对潜在治疗方法的发展产生重要影响。
由剑桥大学领导的国际团队发现，与其从地球上的一个单一点开始大脑并引发导致脑细胞死亡的连锁反应，阿尔茨海默病会早期到达大脑的不同区域。这种疾病通过产生有毒蛋白质簇来杀死这些区域细胞的速度，限制了疾病整体发展的速度。
研究人员使用了阿尔茨海默病患者的死后大脑样本，以及活着的患者的PET扫描，这些患者从轻度认知障碍到全面阿尔茨海默病患者，来跟踪tau的聚集，tau是与这种疾病有关的两种关键蛋白质之一。
在阿尔茨海默病中，tau蛋白和另一种叫做淀粉样蛋白- β的蛋白质会形成缠结和斑块——统称为聚集物——导致脑细胞死亡和大脑萎缩。这会导致记忆丧失、性格改变和难以进行日常活动。
通过组合五个不同的数据集，并将其应用于相同的数学模型，研究人员观察到控制阿尔茨海默病进展速度的机制是大脑个体区域内聚集物的复制，而不是聚集物从一个区域扩散到另一个区域。
的结果据该杂志报道科学的进步，为了解阿尔茨海默病和其他疾病的进展开辟了新的途径神经退行性疾病以及未来可能开发出的治疗方法。
多年来，大脑中导致阿尔茨海默病的过程一直被描述为“级联”和“连锁反应”等术语。这是一种很难研究的疾病，因为它要发展几十年，只有在检查死后的脑组织样本后才能给出明确的诊断。
多年来，研究人员主要依靠动物模型来研究这种疾病。老鼠实验的结果表明，阿尔茨海默氏病传播迅速，因为有毒蛋白质群集在大脑的不同部位。
该论文的第一作者、剑桥大学优素福·哈米德化学系的格奥尔格·迈斯博士说:“人们一直认为，阿尔茨海默氏症的发展方式与许多癌症相似:聚集物在一个区域形成，然后扩散到整个大脑。”“但相反，我们发现当阿尔茨海默病开始时，大脑的多个区域已经聚集了，所以试图阻止区域之间的扩散对减缓疾病几乎没有帮助。”
这是第一次利用人类数据来追踪随着时间的推移，是哪些过程控制了阿尔茨海默病的发展。这在一定程度上是由剑桥大学在过去十年中开发的化学动力学方法实现的，该方法允许对大脑中的聚集和扩散过程进行建模，以及PET扫描的进步和其他大脑测量灵敏度的提高。
“这项研究表明了使用人类数据而不是不完美的动物模型的价值，”同样来自化学系的联合资深作者图马斯·诺尔斯教授说。“看到这一领域的进展令人兴奋——15年前，我们和其他人在试管中确定了简单系统的基本分子机制;但现在我们能够在真正的患者身上研究分子水平上的这一过程，这是未来开发治疗方法的重要一步。”
研究人员发现，tau蛋白聚集物的复制非常缓慢，需要长达5年的时间。”神经元来自剑桥大学英国痴呆症研究所的联合资深作者David Klenerman教授说:“它们在阻止聚集物形成方面出奇地好，但如果我们要开发一种有效的治疗方法，我们需要找到让它们更好的方法。”“生物学是如何进化到阻止蛋白质聚集的，这很有趣。”
研究人员表示，他们的方法可以用于帮助开发阿尔茨海默病的治疗方法，这种疾病影响着全球约4400万人，方法是针对人类患上这种疾病时发生的最重要的过程。此外，该方法可以应用于其他神经退行性疾病，如帕金森病．
诺尔斯说:“关键的发现是，在我们研究的疾病阶段，阻止聚集物的复制而不是它们的传播将更有效。”
研究人员现在正计划研究这种疾病发展的早期过程，并将研究扩展到其他疾病，如额颞叶痴呆、创伤性脑损伤和进行性核上麻痹，这些疾病在疾病期间也会形成tau聚集物。
这项研究是剑桥大学英国痴呆症研究所、剑桥大学和哈佛医学院的研究人员合作进行的。剑桥大学悉尼苏塞克斯学院、欧洲研究委员会拨款号、英国皇家学会、JPB基金会、雨水基金会、美国国立卫生研究院和NIHR剑桥生物医学研究中心为剑桥脑库提供资金支持。
