细胞能量产生在阿尔茨海默氏症神经元中改变

麦克莱恩医院和哈佛医学院的研究小组由医学博士，医学博士Kai C. Sonntag和医学博士Bruce M. Cohen领导，发现能量产生中断与迟发性阿尔茨海默病的发展有关(加载)。研究结果发表在最新一期的科学报告中。

“这些研究结果对于理解和开发LOAD中潜在的治疗干预具有一些意义，”麦肯医院副干细胞研究员，哈佛医学院精神病学助理教授Sonntag解释说。“我们的研究结果支持这样一个假设，即生物能量代谢的多个相互作用成分的损伤可能是导致这种毁灭性疾病的风险和病理生理学的关键机制。”

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三十年来，人们一直认为大脑中的小毒性分子(称为β淀粉样蛋白，或简称Aβ)的积累是阿尔茨海默病(AD)发展的核心。 )。有充分的证据来自研究家族性或早发型AD(EOAD)，这种形式影响约5%的AD患者，并且与突变有关，导致脑中异常高水平或异常的Aβ加工。然而，“Aβ假说”不足以解释更常见的LOAD的病理变化，这会影响美国500多万老年人。

“因为迟发性阿尔茨海默氏症是一种年龄疾病，随着年龄的增长，许多生理变化可能导致疾病风险，包括生物能量学和新陈代谢的变化，”麦克莱恩医院神经精神研究项目主任和罗伯逊的科恩说。哈佛医学院斯蒂尔精神病学教授。“生物能量学是细胞或器官内部和之间以及环境中能量的产生，使用和交换。人们早就知道生物能量的变化会随着衰老而发生并影响整个身体，但更需要大脑，因为它对能量的需求很高。“

根据Sonntag和Cohen的观点，生物能量学的变化是什么，以及是衰老和疾病的结果。

在他们的研究中，Sonntag和Cohen分析了来自LOAD患者和健康对照的皮肤成纤维细胞的生物能量特征，作为年龄和疾病的函数。科学家研究了在细胞中产生能量的两个主要成分：糖酵解，即将葡萄糖转化为燃料分子供线粒体消耗的机制，以及在线粒体中燃烧这些燃料，这些燃料在氧化磷酸化过程中使用氧气或线粒体呼吸。研究人员发现LOAD细胞表现出线粒体代谢受损，能量产生中重要的分子减少，包括烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)。LOAD成纤维细胞也表现出能量产生向糖酵解的转变，尽管不能响应胰岛素类似物IGF-1而增加葡萄糖摄取。LOAD细胞中异常的线粒体代谢和糖酵解的增加都是疾病而不是年龄特异性，而葡萄糖摄取减少和对IGF-1无反应是年龄和疾病的特征。

“观察到LOAD成纤维细胞缺乏线粒体代谢潜能和糖酵解活性增加以维持能量供应，这表明线粒体衰竭，并且符合当前的知识，即衰老细胞越来越多地受到氧化应激的影响，这会损害其线粒体能量的产生， “桑塔格说。

Cohen补充说，因为大脑的神经细胞几乎完全依赖线粒体来源的能量，所以在整个身体中看到的线粒体功能失效可能对大脑特别有害。

该研究的结果与其他研究的结果有关，即减少能量相关分子(特别是NAD)是正常衰老的特征，这表明涉及这些分子的过程中的异常也可能是LOAD等神经退行性疾病的一个因素。是否调节这些化合物可以减缓衰老过程并防止或延迟LOAD的发作尚不清楚。然而，目前正在进行一些临床试验以测试这种可能性。其他变化是AD独有的，这些变化也可能是干预的目标。

虽然这些发现具有重要意义，但该论文的作者强调LOAD的发病机制是多因素的，生物能量学是风险测定的一部分，并注意到所研究的皮肤成纤维细胞不是LOAD中受影响的主要细胞类型。

“然而，由于生物能量学变化是全身范围的，因此在成纤维细胞中进行的观察也可能与脑细胞有关，”Sonntag说。“事实上，葡萄糖摄取减少和胰岛素/ IGF-1抵抗等代谢变化可能成为各种衰老疾病(如2型糖尿病和AD)之间关联的基础。”

Sonntag和Cohen已经开展了后续工作。研究由LOAD患者衍生的诱导多能干细胞产生的脑神经细胞和星形胶质细胞中的这些生物能量学特征，作为培养皿中的衰老和疾病模型。该小组希望这些研究的结果能够进一步深入了解生物能量学在LOAD发病机制中的作用以及干预预防和治疗的新目标。

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