麻省理工學院Picower學習與記憶研究所的研究人員進行的一項新研究提供了來自小鼠模型和死后人體組織的證據,證明阿爾茨海默病中出現的兩個問題之間存在直接聯系:神經元DNA中雙鏈斷裂(DSBs)的積累和大腦免疫細胞小膠質細胞的炎癥行為。
一個關鍵的新發(fā)現是神經元主動觸發(fā)對其基因組損傷的炎癥反應。目前尚不清楚神經元在阿爾茨海默病中向大腦的免疫系統發(fā)出信號,該研究的主要作者Gwyneth Welch說,他是前麻省理工學院腦與認知科學研究生,在資深作者李惠蔡的實驗室。
“這是神經科學中的一個新概念:神經元可以激活炎癥活動以響應DNA損傷的想法,”韋爾奇說。一般的想法是,神經元與小膠質細胞在年齡相關的神經炎癥方面具有更被動的關系。
相反,Welch,Tsai和合著者在《科學進展》雜志上報道的是,應對不斷增加的DSB的神經元經歷了一些階段,首先試圖修復它們斷裂的DNA,然后,當它顯然失敗時,通過分子信號發(fā)送到小膠質細胞,小膠質細胞的反應是采取更具炎癥性的狀態(tài)。在科學家中斷免疫信號傳導的實驗中,他們阻止了小膠質細胞進入這種狀態(tài)并降解神經回路連接或突觸。
十多年來,蔡氏實驗室的成員一直在阿爾茨海默氏癥的背景下研究DSB。蔡說,新發(fā)現增加了人們對它們在阿爾茨海默氏癥中的作用的新興理解。
“我們對了解神經元中的DNA斷裂有著長期的興趣,”皮考爾神經科學教授,麻省理工學院衰老大腦計劃的創(chuàng)始人蔡說。“我們之前已經證明,DNA雙鏈斷裂對于誘導神經元中活動調節(jié)的基因表達是必要的,但我們也觀察到在神經早期階段神經元中發(fā)生了嚴重的DNA損傷。
“我們現在知道DNA受損的神經元在引發(fā)小膠質細胞和星形膠質細胞的免疫反應方面起著積極的作用,”Tsai說。“這是由NFkappaB轉錄因子的激活介導的。此外,我們鑒定了受損神經元分泌的兩種細胞因子,以招募小膠質細胞并引發(fā)小膠質細胞反應。重要的是,我們表明NFkappaB的抑制挽救了神經退行性變中的突觸丟失,進一步闡明了神經免疫反應對突觸完整性和認知功能的影響。
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