阿尔茨海默病(AD)是最常见的神经退行性疾病之一,65岁以上老年人的患病率通常为10%,85岁以上人群的患病率约为50%。目前还没有有效治疗AD的方法。
正常衰老过程中认知能力会下降,尽管老年人经常患AD,但它并不是正常衰老的一部分,目前还不清楚导致AD的确切原因。一些风险因素可能会使人更容易患AD,而年龄是最突出的因素。
中科院深圳理工大学(筹)讲席教授叶克强团队最新发表的一项成果表明,AD和寿命长短是由同一因素决定的。研究团队在以往的研究理论基础上,提出AD与人的预期寿命均受大脑中的“C/EBPβ/AEP”神经信号通路影响。日前,相关成果发表于《科学进展》。
AD与衰老有共因
此前,叶克强团队基于过去十多年发表的上百篇论文,提出了一种全新的理论假设:大脑中存在一条“C/EBPβ/AEP神经信号通路”,该通路的激活是导致AD等神经退行性疾病发生的核心因素。
而这条影响AD的神经信号通路也影响着寿命的长短,其中,关键转录因子C/EBPβ发挥着重要作用。
C/EBPβ起着调节营养代谢、能量稳态和脂肪分化的作用,它能增加脑细胞中某些蛋白质的水平;而AEP是一种酶,它可将一些蛋白质剪切,这些片段的逐渐聚集会引发AD,逐步破坏患者的记忆和思维能力,最终影响其日常生活能力。
研究团队发现,C/EBPβ可能在决定寿命长短中发挥作用,它介导了多种与年龄相关的基因,并且其表达水平在老化的神经细胞中急剧升高。
为探索C/EBPβ在衰老神经细胞中的作用,叶克强团队构建了一个小鼠模型,该模型可以选择性地在大脑神经元中过度表达C/EBPβ以模仿衰老的动物。
研究发现,小鼠的寿命以基因剂量依赖的方式发生变化。通常情况下,小鼠正常预期寿命为24~28个月,携带一份过表达C/EBPβ的小鼠寿命为12~18个月,携带两份过表达C/EBPβ的小鼠寿命为5~9个月。相比之下,减少一份C/EBPβ基因表达可将小鼠寿命延长至30个月以上。此外,神经细胞中C/EBPβ过表达的小鼠表现出了认知功能受损,类似于年迈大脑中的痴呆表现。
这说明,影响AD的关键转录因子C/EBPβ对寿命的长短也有影响,C/EBPβ基因表达更高的小鼠寿命更短,而携带更少C/EBPβ基因的小鼠则寿命更长。
抑制AEP,延缓衰老
另一方面,研究者发现,C/EBPβ转基因小鼠表现出了明显的神经兴奋,这一现象与大量抑制性的GABA神经元损失有关。
GABA是大脑中主要的抑制性神经递质,其缺失是AD的重要临床症状。随着AD的加重,大脑中的C/EBPβ/AEP会呈现一定程度的升高,导致患者大脑中的GABA神经元选择性死亡。叶克强表示,AD患者中GABA和GABA神经元的减少可能是神经过度活跃的原因,病人表现为癫痫发作,这与在C/EBPβ转基因小鼠中观察到的情况类似。这进一步表明,人类寿命和记忆储存与C/EBPβ/AEP信号通路密切相关。
随着年龄的增长,人大脑中C/EBPβ的表达也会升高,60~84岁时达到顶峰,85岁以后则下降。AEP是C/EBPβ的下游产物,更加长寿的个体通常在神经细胞中表达较少的AEP,而寿命稍短的个体则表达较多的AEP。
线虫研究显示,神经兴奋会随年龄的增长而增加,而抑制神经兴奋可增加寿命。研究发现,神经细胞中高表达C/EBPβ基因或AEP蛋白酶会缩短生命周期,而其在肌肉中的高表达则没有产生影响。与小鼠类似,在线虫中敲除C/EBPβ基因或AEP蛋白酶可延长生命周期。研究者使用药物抑制线虫大脑中的AEP蛋白酶,延长了其生命周期,这表明特定药物制剂可适当减缓衰老进程,延长寿命。
研究团队还发现,C/EBPβ/AEP信号通路与人脑中的胰岛素信号呈负相关。在70~80岁的人中,胰岛素信号最低,C/EBPβ/AEP信号通路活跃达到顶峰。然而,在更加年长的人中,C/EBPβ/AEP信号通路的活性下降,大脑中的胰岛素信号活性上升。
“我们将进一步深入研究,以期通过药物抑制AEP治疗AD患者,延缓衰老进程,延长人类寿命。”叶克强说。
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