OSense O-Sense
欢迎, 游客
用户名: 密码: 记住我

主题: NMT在神经研究上的应用成果(包括阿尔茨海默症及其药物研发思路)

NMT在神经研究上的应用成果(包括阿尔茨海默症及其药物研发思​路) 2016-02-26 14:27 #661

  • Magee
  • Magee的头像
  • Offline
阿尔茨海默症发病机理:Aβ破坏神经元离子平衡(文献编号F2010-017

阿尔茨海默症(AD)是一个进行性发展的退行性疾病,主要特征是形成不溶的淀粉样病斑和神经纤维缠结。β-淀粉体(Aβ)是Aβ病斑的主要组分。神经元暴露在慢性、亚致死剂量的Aβ中超过一定的时间可能会致病,然而许多研究没在在活细胞中进行研究,因此存在一些问题。

为了研究AD发病的机理和解决活细胞测定的问题,澳大利亚的科学家使用非损伤微测技术研究了活体神经元的K+和Ca2+流速。发现初级皮层神经元在1 μM的Aβ1-40中超过7天,神经元存活率下降了20%,这种细胞的存活率和K+外流的增加有关。另外,10μM的Glu诱导了神经元的兴奋性中毒,1μM的Aβ处理1天后用Glu再处理导致了更大的K+外流,K+外流在Aβ处理20min后更高,用Glu处理导致K+外流增加了2.8倍。Ca2+的吸收用Aβ处理20min就增加了2.5倍。研究结果认为神经元长期暴露在Aβ中会致病,因为Aβ降低了皮层神经元维持K+和Ca2+平衡对Glu的反应,这种反应可能是AD早期症状发生的原因。

这项研究发现神经元失去维持K+和Ca2+平衡的能力可能是细胞对Aβ早期反应的指示。在将来的工作中,可通过检测K+流,指示AD的早期症状以及Glu与Aβ的协同作用。


图注:不添加/添加Aβ时,Glu处理神经元后,K+、Ca2+的流速变化幅度




K+通道抑制剂缓解阿尔兹海默症关键因子——Cu(II)-Aβ的破坏力(文献编号F2012-014

阿尔茨海默症(AD)是一种普遍的老年痴呆症,病理学特征是形成胞外的β样淀粉(Aβ),以及胞内的神经纤维缠结(NFTs)和无营养神经突触(DNs),Aβ是阿尔茨海默症(AD)发生的主要因素,Aβ和Cu(II)相互作用导致AD症患者的神经元向氧化胁迫发展。

为了研究氧化胁迫对神经元的影响,澳大利亚的科学家使用非损伤微测技术等方法研究了Aβ和Cu(II)相互作用对神经元产生的一系列影响,研究发现氧化还原反应激活Cu(II)-Aβ引起了轴突的病理变化,包括轴突的破碎和过度磷酸化tau免疫反应的轴突膨胀的形成,尤其是MAP-2表达成树状的过程保留了Cu(II)-Aβ处理的作用。这些营养不良轴突的临床表现和AD症患者脑部的神经炎病理学相似。Cu(II)-Aβ通过产生的自由基和随后K+的外流直接引起神经元内部轴突膨胀的形成。K+通道抑制剂4-aminopyradine(4-AP)阻止了Cu(II)-Aβ引起的细胞骨架的破裂,也阻止了Cu(II)-Aβ引起的内部轴突的膨胀。

这项研究揭示了Cu(II)-Aβ促进AD发生的离子流机制——K+流失调,也从离子流机制的角度,为AD治疗药物的研发提供了新思路。

图注:Cu(II)-Aβ处理前后,神经元的K+流速。正值表示吸收,负值表示外排。




阿尔茨海默症治疗新思路:金属硫蛋白螯合疗法(文献编号F2010-021

阿尔茨海默病(Alzheimer病,AD)是引起老年痴呆的重要疾病,AD的主要病理学特征是胞外不溶性β淀粉粒(Aβ)空斑的沉积。研究表明Aβ的聚集受金属锌及铜的催化。金属硫蛋白(MT)是脑内主要的锌和铜的内源结合蛋白,MT与AD的病理生理学相关。鉴于MT较强的金属结合能力,研究人员推测 MT可能参与调控金属结合调控及Aβ聚集。

2010年,澳大利亚及爱沙尼亚的科学家以大鼠皮质神经元细胞为材料,通过电喷雾离子阱质谱(ESI-MS)、等离子体质谱(ICP-MS)、神经元毒性试验、非损伤微测技术等手段研究了金属硫蛋白亚型MT-2A与锌/铜的结合状态以及不同处理条件下神经元细胞的活力、Ca2+、K+离子流信息等。研究发现,MT-2A可以保护皮质神经元细胞免受Aβ聚集引起的毒性,主要是由于Zn7MT-2A与Cu(II)-Aβ之间的锌铜交换并形成 Zn结合的Aβ,而Zn结合的Aβ只能形成可溶性的可溶性的蛋白聚集。神经元毒性试验表明Cu(II)-Aβ具有神经元毒性,可诱导产生类似氧化胁迫的不利影响。通过非损伤微测技术检测Cu(II)-Aβ处理下神经元离子动态平衡的改变,发现Cu(II)Aβ引起K+的外流,Ca2+的内流,而加入5μM的Zn7MT-2A会阻止Cu(II)-Aβ引起的K+和Ca2+流的改变,证实了Zn7MT-2A可阻止Cu(II)-Aβ诱导氧化胁迫引起的不利影响。

目前比较普遍的AD疗法是金属螯合疗法,但是被螯合掉金属离子的Aβ容易重新与金属离子结合,而MT与Aβ进行金属交换后留下的是活性低的结合了Zn的Aβ。该研究结果提供了一种更为可行的AD金属螯合疗法。

.
图注:添加/不添加 5 μM Zn7MT-2A时,Cu(II)-Aβ处理前后,神经元K+、Ca2+流速





BCl-xL调节神经元代谢效率在生理学上的新证据(文献编号F2011-005

Bcl-2家族蛋白调节程序性细胞死亡,但是抗细胞程序性死亡蛋白如Bcl-2和BCl-xL如何阻止细胞死亡的过程还不了解。BCl-xL促进线粒体和胞质之间代谢物的交换,也是成年大脑中主要的抗细胞程序性死亡的蛋白,BCl-xL过表达增加了突触的数量和大小。

为了研究BCl-xL的调节作用,耶鲁大学的科学家使用非损伤微测技术在Nature Cell Biology发表文章,发现过表达BCl-xL的神经元有更高的ATP水平,外源BCl-xL减少或者抑制ATP。尽管ATP水平增加,但是过表达神经元BCl-xL的耗氧降低,且BCl-xL消失后增加了O2吸收的水平。证据表明BCl-xL与F1F0 ATP合成酶的β-subunit直接作用,减少了F1F0 ATP成酶复合体中的离子渗漏,因而增加了F1F0 ATP活动期间通过F1F0的H+转运。此外,重组BCl-xL蛋白直接增加了纯化的合成酶复合体ATPase活性的水平,并且外源的BCl-xL减少了F1F0酶活性的水平。发现表明在BCl-xL表达的神经元中增加线粒体的效率归功于增加了突触的效能。

本研究认为BCl-xL通过减少质子从F1F0 ATP酶的渗漏增加ATP合成酶的效率,因此促进了神经元的代谢。这里通过非损伤微测技术直接测定神经元的O2流速,从而准确地认识了BCl-xL所引起的线粒体代谢效率的增加,为更多的代谢方面的研究提供了新手段。



图注:BCl-xL敲除/过表达神经元O2流速。正值表示内流,负值表示外排。



脊髓受损位点Ca2+持续内流引起二次损伤(文献编号F2008-014

在脊髓受损位点处,检测到了自损伤开始后的Ca2+持续稳定的内流,流速为1.9-2.0 pmol/cm2/s,持续时间约为1小时。但是值得注意的是,损伤后的一小时内,损伤处的电流密度急剧下降,但与此同时,Ca2+内流速率却一直保持稳定。可以肯定的是,Ca2+的这一流动特征除了与受损部位细胞结构的破坏有关,很可能还起到其它作用。研究推测,脊髓受损初期的电流峰值是由Na+、Cl-、Ca2+的流入,以及K+外排所共同参与的。而损伤后期的稳定电流可能是由相邻未受损细胞驱动微粒进入而产生的,这些微粒的主要成分就是Ca2+,由此了相邻细胞的继发性损伤。



图注:豚鼠脊髓实时检测图
附件:
最后修改: 2016-07-28 10:03 由 Magee.
本论坛禁止游客发帖。
管理者: Magee
创建页面时间:0.261秒