腸道凶鈴 | 帕金森病竟是從腸道爬進大腦的,腦-腸軸方向再添突破性研究

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最新研究顯示:帕金森氏症起源於腸道細胞,並能隨神經元向大腦傳播。


而切斷連接大腦和腸道的迷走神經,可以阻止帕金森氏症的發展及相關病症的出現。


該研究提供了一個更新、更準確的模型,利用這個模型,我們能夠判斷當前的治療方法是否能夠預防或阻止帕金森病的發展。

研究名稱:Transneuronal Propagation of Pathologic a-Synuclein from the Gut to the Brain Models Parkinson's Disease

期刊:Neuron

發表時間:2019年6月

IF:14.403

DOI: 10.1016/j.neuron.2019.05.035

2019年6月,神經科學領域最有影響期刊之一的《Neuron》上,刊登了有關帕金森氏症的最新研究進展:約翰 · 霍普金斯醫學院的研究人員通過小鼠實驗,再次證明了帕金森氏症起源於腸道細胞,並能隨著身體的神經元向大腦傳播。

同時,這項研究還提供了一種更新、更準確的檢測模型,利用這個模型,我們就能對治療方法作出評估,判斷其能否預防或阻止帕金森氏症的發展。

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帕金森氏症(Parkinson's disease,PD)是一種常見的慢性神經系統變性疾病,世界著名的拳王阿里、超現實主義畫家薩爾瓦多·達利、中國數學家陳景潤和文學巨匠巴金等都曾是帕金森患者。

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圖中從左往右以此為:阿里、薩爾瓦多·達利、陳景潤、巴金

帕金森氏症的發病與一種叫做α-突觸核蛋白的蛋白質密切相關。(請大家牢牢記住“α-突觸核蛋白”這個名字,它也是接下來2019年這項研究中的絕對C位)

大量研究已經證實,α-突觸核蛋白在大腦中大量積累是帕金森氏症的重要特徵之一。這種積累會導致我們的腦細胞、神經組織以及腦組織逐步死亡,我們的身體也會隨之喪失運動能力、思考能力或調節情緒的能力。

而上述變化的外在表現,就是手抖、僵直、動作遲緩、易跌倒——這也是帕金森氏症的典型症狀。

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有趣的是,α-突觸核蛋白並不是只在大腦中出現過。

早在2003年,德國神經解剖學家Heiko Braak就發現,在帕金森患者中,在由中樞神經系統所控制的腸道中,也會堆積α-突觸核蛋白

更巧的是,這些α-突觸核蛋白的出現時機,通常與帕金森氏症的早期症狀(如便祕)出現時間一致。

據此,約翰霍普金斯大學醫學院神經病學副教授Hanseok Ko有了一個“大膽的假設”,帕金森氏症可能順著腸道和大腦的連接神經,“爬”進了大腦。

為了驗證這一猜想,也就有了2019年這一場“小心求證“的試驗。

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腸道注射實驗室合成的α-突觸核蛋白可導致帕金森病變

首先,研究人員向健康小鼠的腸道中注射了25微克的α-突觸核蛋白,然後分別在注射後的一個月、三個月、七個月和十個月取樣並分析了老鼠的腦組織。

在為期10個月的實驗過程中,研究人員發現:最初,α-突觸核蛋白只是出現在迷走神經和腸道的連接處,但隨後,卻會慢慢地擴展到大腦的各個區域,造成腦細胞死亡。

隨後,研究人員再次重複了這一試驗過程。唯一不同的是,切除了小鼠體內連接腸道和大腦的迷走神經。驚人的結果出現了:切斷了迷走神經後,小鼠的腦細胞竟然活下來了。

這意味著,那個聽起來有些匪夷所思的猜想竟然是真的:帕金森病的確是順著腸道和大腦的連接神經,“爬”進了大腦,“殺死”了大腦。

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α-突觸核蛋白在小鼠體內的傳播途徑

接下來,為了進一步評估了這些生理差異是否會在帕金森氏症的進展中導致小鼠行為改變,研究人員又在三組小鼠中比較了其築巢和探索新環境兩個行為。

三組小鼠分別是:

  1. 組一:注射了α-突觸核蛋白的小鼠;

  2. 組二:注射了α-突觸核蛋白,並切斷了迷走神經的小鼠;

  3. 組三:沒有任何處理的對照組小鼠。

1)築巢

在築巢試驗中,研究人員使用了建巢量表對小鼠的築巢行為進行打分,評分範圍為0-6分。

結果發現:

  1. 注射了α-突觸核蛋白後,小鼠的總得分會明顯降低。對照組和切斷的迷走神經組(組二)在建巢量表上的得分一致,為3分或4分;接受α-突觸核蛋白注射、但迷走神經完好的小鼠(組一)得分低於1分。

  2. 對精細運動控制能力也會明顯下降。雖然大多數小鼠能夠充分使用研究人員所提供的築巢材料(共2.5g),但注射了α-突觸核蛋白的小鼠(組一)只使用了不到0.5g的築巢材料。

總的來說,在築巢試驗中所觀察的結論,與“健康的小鼠挖的洞會又大又密,帕金森小鼠挖的洞更小更亂”的典型認知基本吻合

2)新環境探索

新環境試驗中,研究人員把三組小鼠放入了一個大型開放的盒子中,然後用攝像機追蹤了小鼠的行動,通過觀察老鼠對新環境的反應,對小鼠的焦慮程度進行了檢測。

結果發現:對照組小鼠和切斷迷走神經的小鼠(組二)在盒子中心探索了20-30分鐘;而接受α-突觸核蛋白注射、但迷走神經完好的小鼠(組一)僅在盒子中心探索了不到5分鐘,大部分時間都是在盒子邊緣移動,說明組一中小鼠的焦慮程度相當高。

這一點,與過去觀察到的人類帕金森氏症病症一致。通常,隨著帕金森氏症的發展,我們的認知能力會逐步下降,因而會更容易感到焦慮,喪失探索新環境的意願,變得“宅”、“封閉”、“邊緣化”。

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三組小鼠行為對比

這些發現進一步證明了腸道在帕金森氏症中的作用,併為我們提供了一個研究帕金森氏症發病過程的模型”,約翰 · 霍普金斯大學細胞工程研究所所長、醫學院神經學教授Ted Dawson博士提到,“這對該領域來說是一個令人興奮的發現,為疾病的早期干預提供了一個目標”。

除了支持Braak假說,該研究也為更準確地模擬特發性帕金森氏症的臨床症狀和表現(包括運動症狀和非運動症狀),同時,還避免了直接向大腦注射病理蛋白,為今後的研究提供了幫助。

據悉,下一步,研究人員將就α-突觸核蛋白“爬進”大腦的具體路徑進行探索,以期找到潛在的治療方案。

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