根據(jù)賓夕法尼亞大學(xué)佩雷??爾曼醫(yī)學(xué)院的一項新研究,隨著細胞老化,它們排出有害垃圾的能力下降。研究結(jié)果表明,老年神經(jīng)元中自噬的惡化 - 從未復(fù)制過的細胞和它們所居住的尸體一樣古老 - 可能是一系列神經(jīng)退行性疾病(如肌萎縮側(cè)索硬化癥,阿爾茨海默氏癥)的危險因素,和帕金森氏癥。
使用來自年輕和老年小鼠的神經(jīng)元的活細胞成像,生理學(xué)教授Erika Holzbaur博士和作者,Holzbaur實驗室的博士后研究員Andrea Stavoe博士本周在eLife上發(fā)表了他們的研究。自噬的重要性在2016年被諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎所認可。
“科學(xué)家當前的想法是,自噬的減少使得神經(jīng)元更容易受到遺傳或環(huán)境風(fēng)險的影響,”Holzbaur說。“我們研究方向的動機是大多數(shù)神經(jīng)退行性疾病,其中伴有自噬的惡化,例如肌萎縮側(cè)索硬化癥,阿爾茨海默氏癥,亨廷頓氏癥和帕金森氏癥,也是衰老的疾病,”
在自噬開始時,細胞內(nèi)的一種組分,稱為自噬體,吞噬錯誤折疊的蛋白質(zhì)或受損的結(jié)構(gòu)進行降解,基本上將這種廢物隔離在生物垃圾袋中。然后自噬體與第二種細胞結(jié)構(gòu)融合,稱為溶酶體,其中含有分解垃圾所需的酶,使組分可以回收和再利用。這種優(yōu)雅的廢物清除流是保持神經(jīng)元健康的原因,但在不存在的情況下,神經(jīng)元終會因無人看管的垃圾堆積而死亡。
“在環(huán)衛(wèi)工人罷工期間思考城市街道,”斯塔沃說。
研究小組評估了衰老期間小鼠神經(jīng)元自噬的發(fā)生率,發(fā)現(xiàn)自噬體數(shù)量顯著減少,同時老年小鼠神經(jīng)元產(chǎn)生的自噬體結(jié)構(gòu)明顯缺陷。
雖然自噬體形成的早期階段未受影響,但他們發(fā)現(xiàn)老年小鼠的形成經(jīng)常停滯,而形成的那些則是畸形。這些缺陷可能使垃圾在神經(jīng)元突觸處積聚。Stavoe指出,在其他研究中,已經(jīng)在患有神經(jīng)退行性疾病的供體的死亡人腦組織中觀察到具有錯誤膜的自噬體。
重要的是,在老年小鼠中開啟蛋白質(zhì)WIPI2B可恢復(fù)老年神經(jīng)元中的自噬體形成,使自噬垃圾運輸過程重新上線。這種拯救取決于WIPI2B的激活水平,提供對自噬體形成的生物學(xué)調(diào)節(jié)的洞察。
另一方面,當研究人員從年輕神經(jīng)元中取出WIPI2B時,自噬體形成停滯不前。“使用一種蛋白質(zhì)對這種驚人而*的自噬拯救提示了一種新的與年齡相關(guān)的神經(jīng)變性的治療靶點,”Stavoe說。
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