朊病毒是透過誘導正常蛋白質錯誤摺疊並在大腦中聚集來複制的錯誤摺疊蛋白質,導致罕見疾病,如瘋牛病和庫魯病。近年來,科學家們發現,類似的蛋白質錯誤摺疊過程在許多神經退行性疾病中起作用,包括阿爾茨海默病、帕金森病和肌萎縮側索硬化症。現在,一項發表在《自然》雜誌上的研究揭示了首個關於構成阿爾茨海默病病理學基礎的錯誤摺疊蛋白質在人際傳播的證據。
新的發現借鑑了早期對朊病毒病的研究。在1958年至1985年間,許多身材矮小的人接受了從屍體垂體中提取的人生長激素注射。垂體是大腦底部一個豌豆大小的結構。其中一些樣本被朊病毒汙染,導致某些患者患上克雅氏病(CJD),一種罕見的致命性腦部疾病。一旦這些報告曝光,治療就停止了,但到那時估計已有30,000人接受了注射。截至2012年,研究人員已在全球範圍內確定了450例CJD病例,這些病例是由於這些生長激素注射和其他醫療程式(包括神經外科手術和移植)造成的。
澱粉樣蛋白-β蛋白質的錯誤摺疊是阿爾茨海默病的標誌。之前的研究表明,少量澱粉樣蛋白-β注射到小鼠或猴子等動物體內,會像種子一樣引發蛋白質錯誤摺疊的連鎖反應,類似於阿爾茨海默病的病理學。然而,到目前為止,還沒有研究發現這種過程發生在人體內的證據。
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為了探索人體傳播的問題,倫敦大學學院的神經科學家約翰·科林奇和他的同事對8名因接受屍體來源生長因子治療後死於CJD的患者進行了屍檢研究。令他們驚訝的是,他們發現其中六個大腦具有阿爾茨海默病患者體內發現的澱粉樣蛋白-β病理學,四個大腦表現出一定程度的腦澱粉樣血管病,即澱粉樣沉積物在大腦血管壁上積聚。
患者年齡在36歲至51歲之間,通常太年輕而不會出現阿爾茨海默病病理學,而且這些人都沒有與早發性疾病相關的基因突變。所有證據都指向一種可能性:與朊病毒一樣,澱粉樣蛋白-β種子存在於生長激素注射劑中,並感染了這些人。儘管沒有一個大腦顯示出任何其他阿爾茨海默病標記物,例如另一種稱為tau的錯誤摺疊蛋白質的積聚,但研究人員認為,如果患者沒有英年早逝,他們會在晚年患上這種疾病。
這項研究可能是回答病理性蛋白質在人際之間傳播是否可能的問題的第一步。“這是一項觀察性研究,”科林奇說。“我們只是在描述我們在這些患者身上看到的情況,並且我們正在嘗試解釋這一點。” 他說,僅這項研究不足以證明阿爾茨海默病過程可以透過與另一個人的腦組織接觸而在一個人身上誘發。在一項後續研究中,研究人員希望獲得屍體來源的人生長激素的存檔批次,以尋找澱粉樣蛋白-β的微小簇的蹤跡。
一位著名的阿爾茨海默病研究人員——賓夕法尼亞大學的約翰·特羅亞諾夫斯基(未參與這項研究)——斷言,該研究並未就阿爾茨海默病病理學是否會在人際之間傳播提供明確答案。特羅亞諾夫斯基表示,這項研究將“產生更多混亂的想法,並引發公眾對阿爾茨海默病傳染性的不合理擔憂,我認為這無助於朊病毒和AD研究領域。”
他指出,這項研究的規模很小,而且受試者沒有表現出其他阿爾茨海默病跡象。“此外,研究表明,斑塊和纏結早在人生的第二個和第三個十年就開始沉積,這意味著受試者可能僅僅是與衰老相關的澱粉樣蛋白-β沉積。”
但其他研究人員認為這項研究是對越來越多的研究的重要貢獻,這些研究表明,許多神經退行性疾病可能是透過類似朊病毒的過程誘發的。科林奇說,所有關於傳播的直接證據都是在動物研究中進行的,這引發了關於人類是否也存在相同病理學的疑問。“澱粉樣蛋白-β病變的可傳播性的最佳證據來自動物研究,在動物研究中,各種因素都得到了仔細控制,並且排除了相互競爭的假設,”埃默裡大學的神經科學家拉里·沃克(未參與這項研究)說。“[這項研究] 為朊病毒正規化的建立增加了一個重要的維度。”
科林奇強調,阿爾茨海默病和朊病毒疾病(如CJD)無法透過直接接觸“感染”,並且之前的流行病學研究沒有發現輸血史與阿爾茨海默病風險增加相關的證據。然而,某些醫療程式(如移植和神經外科手術)可能使個體暴露於澱粉樣蛋白-β種子的可能性仍然存在,並且透過血液傳播的可能性很可能成為進一步研究的途徑。
在另一項研究中,今天發表在《自然神經科學》雜誌上的德國圖賓根大學的馬蒂亞斯·尤克爾和包括拉里·沃克在內的同事發現,澱粉樣蛋白-β種子有能力在大腦中持續數月,並在引入到合適的環境中時重新獲得致病特性。結合阿爾茨海默病病理學可以在人際之間傳播的證據,科學家們開始仔細研究一系列神經退行性疾病可能在數十年內發展的方式,以及人際傳播可能發揮的作用。“我認為我們都同意,有必要在該領域進行更系統的研究,”尤克爾說。
*加里·斯蒂克斯參與報道