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今日《细胞》重磅:阿兹海默病神奇新疗法!可提高小鼠认知能力

小雨 2019-03-15 11:16:16

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阿兹海默病是全世界最为流行的神经退行性疾病,其病理特征为β淀粉样蛋白和tau蛋白的积聚,患者则会表现出认知能力的不断下降。这一疾病虽然对人类影响重大,但新药研发之旅却是困难重重。据统计,1998年到2017年期间,开发阿兹海默病新药的146次尝试均告失败,20年来只有4款药物成功获批控制病情,成功与失败的比例为1:37!


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阿兹海默病是贼,它偷走了我们最宝贵的记忆(图片来源:Pixabay)


痛定思痛,科学家们开始反思,我们对于阿兹海默病的理解是否存在偏差。譬如,近期一个很流行的观点认为,β淀粉样蛋白的沉积不是“因”,而是“果”。它更像是大脑免疫系统对抗感染后留下的痕迹。无独有偶,许多研究也将病毒感染细菌感染和阿兹海默病联系到了一起,试图从全新角度解决这一顽疾。

今日,顶尖学术期刊《细胞》上刊登的一篇论文,则让人感叹科学家们的脑洞可以有多大:来自麻省理工学院(MIT)的蔡立慧教授团队发现,我们有望使用特定频率的光和声音来治疗阿兹海默病!在小鼠实验中,研究人员不仅减少了疾病的病理特征,还提高了小鼠的认知能力。


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本研究的通讯作者蔡立慧教授(图片来源:蔡立慧教授实验室官网)


这可不是科学家们一拍脑袋想出来的办法。事实上,蔡立慧教授团队在阿兹海默病领域已辛勤耕耘多年。在2016年12月,她的团队就在《自然》杂志上发表研究论文,发现每秒闪动40次(40赫兹)的光能激发大脑的γ脑电波,减少小鼠大脑中的β淀粉样蛋白。

这一研究结果虽然有趣,实用价值却甚为有限。这是因为在小鼠大脑中,只有“视觉中枢”的β淀粉样蛋白有所减少,而视觉中枢并不是阿兹海默病发生进展的关键区域。如果有什么方法可以影响到控制记忆的海马体,转化为人类疗法的潜力才会更大一些。


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这正是蔡立慧教授团队本次带来的突破。研究人员们发现,40赫兹的声音,同样可以激发大脑里的γ脑电波。但与光不同的是,这些声音不仅会影响“听觉中枢”,还能够影响到海马体中关键的CA1部位,以及内侧前额叶皮质(mPFC)。这些结果表明“声音疗法”有可能会改善海马区的神经活性。

在接下来的小鼠实验中,这一想法得到了验证。在6个月大的阿兹海默病小鼠模型中,研究人员们评估了“声音疗法”的效果。实验发现,在7天的疗程后,“40赫兹”组的小鼠,其物体识别能力与空间识别能力均有所提升,反映了它们认知能力的加强。相比之下,没有接受声音刺激,或是接受随机频率声音刺激的小鼠,其认知能力则没有变化。


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在运动能力保持不变的情况下,经过40赫兹的声音“治疗”,小鼠的认知能力出现提高(蓝色)(图片来源:《细胞》)


认知能力得到改善的背后,小鼠的大脑里也发生了变化。研究人员们发现,这种“声音疗法”可以减少小鼠模型中,听觉中枢以及海马体里的β淀粉样蛋白。与此同时,大脑内行使吞噬作用的小胶质细胞数量有所增加,大脑内的血管直径也有所扩增。这些发现暗示,大脑有可能通过这些机制清除β淀粉样蛋白。

有趣的是,当40赫兹的声音与光联合使用时,在激发小胶质细胞反应,以及清除β淀粉样蛋白上,似乎还能起到更好的效果。“小胶质细胞堆叠在β淀粉样蛋白的周围。” 蔡立慧教授说道。


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声音和光的双重作用下(左),小鼠脑中的β淀粉样蛋白相较对照组(右)有明显减少(图片来源:Gabrielle T. Drummond)


研究人员坦诚,他们并不清楚为何40赫兹的声音刺激会造成如此广泛的影响。“为什么这种特定的刺激会影响所有方面?” 蔡立慧教授补充道:“这是一个尚未解决的问题。

研究人员们同样指出,这项研究所观察到的结果,基于经过基因编辑的小鼠模型。这些结果能否在人体上重现,依旧需要更多的研究来证实。如果它被证实安全有效,无疑将会极大地改变阿兹海默病的治疗格局。我们期待早日看到这一天的到来!


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本研究的图示(图片来源:《细胞》)


参考资料:

[1] Anthony J. Martorell et al., (2019), Multi-sensory Gamma Stimulation Ameliorates Alzheimer’s-Associated Pathology and Improves Cognition, Cell, DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.02.014

[2] Flickers and buzzes sweep mouse brains of Alzheimer’s plaques, Retrieved March 14, 2019, from https://www.sciencenews.org/article/sound-light-mice-brains-alzheimers-plaques


来源:学术经纬

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