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缺氧也能治???逆轉(zhuǎn)神經(jīng)退行性疾病造成的腦損傷!

摘要:一般情況下,Leigh氏綜合癥不能治愈。然而,一項在小鼠中進(jìn)行新研究表明,缺氧可能在這種線粒體疾病種對大腦具有保護(hù)作用。

  線粒體是細(xì)胞內(nèi)的“發(fā)電廠”。人類多種疾病,如神經(jīng)退行性疾病、糖尿病、腫瘤等都與線粒體功能障礙有關(guān)。Leigh氏綜合征就是一種與線粒體缺陷有關(guān)的神經(jīng)退行性疾病。該病以腦損傷,運(yùn)動技能和肌張力的逐漸喪失,發(fā)育遲緩為特征。并發(fā)癥可導(dǎo)致心臟,呼吸和腎臟功能損傷。疾病癥狀在出生后第一年出現(xiàn),并在兩到三年內(nèi)導(dǎo)致死亡。Leigh氏綜合征罕見,每30,000名新生兒中約有1名會患有此病。

  一般情況下,Leigh氏綜合癥不能治愈。然而,一項在小鼠中進(jìn)行新研究表明,缺氧可能在這種線粒體疾病種對大腦具有保護(hù)作用。

  1缺氧在線粒體疾病中的治療作用

  這項新研究建立在該研究小組此前的工作之上。在他們2016年發(fā)表在Science上的研究中,研究人員將Leigh氏綜合征的小鼠模型——Ndufs4基因敲除小鼠放置在只有11%濃度(大約相當(dāng)于海平面上氧濃度的一半)的氧氣環(huán)境中。Ndufs4基因編碼的蛋白質(zhì)是組成線粒體氧化呼吸鏈中的復(fù)合物Ⅰ的關(guān)鍵。

  研究人員發(fā)現(xiàn)缺氧環(huán)境顯著降低了Leigh氏綜合征的典型癥狀,延長了嚙齒動物的生存期。相比之下,在高于正常濃度的氧氣環(huán)境中,Leigh氏綜合征模型動物會更早死亡,但對正常健康動物沒有影響。

  在新研究中,研究小組希望能進(jìn)一步理解不同氧濃度對小鼠模型影響,并觀察更多的實(shí)用缺氧方案是否可以重復(fù)以前研究的結(jié)果。

  2持續(xù)缺氧逆轉(zhuǎn)小鼠Leigh綜合征

  新研究顯示,隨著時間的推移,腦損傷的程度隨著氧氣的水平發(fā)生變化??傮w而言,用缺氧治療的小鼠平均生活了270天,而生活在21%氧氣環(huán)境中的小鼠平均存活了58天。成像研究表明,在11%氧氣的環(huán)境中,Ndufs4敲除小鼠在250天齡時沒有腦損傷。相比之下,在吸入21%氧氣的小鼠中,腦損傷早在60天就開始出現(xiàn)。此外,吸入55%氧氣的小鼠很快就死于肺水腫,并且大腦嗅球發(fā)生損傷。

  令人驚訝的結(jié)果是,缺氧治療似乎也能扭轉(zhuǎn)已經(jīng)存在的損傷。小鼠腦損傷在它們轉(zhuǎn)入到低氧環(huán)境停留一個月后就消失了。該研究小組還試圖將已經(jīng)安置在11%氧氣環(huán)境中存在腦損傷的小鼠轉(zhuǎn)移到21%氧氣環(huán)境中,但這導(dǎo)致了疾病發(fā)展和最終死亡。這意味著低氧治療需要持續(xù)進(jìn)行。

  盡管缺氧療法能夠預(yù)防Ndufs4敲除小鼠的腦損傷,但并不能阻止心臟功能不全(大約在150天大時出現(xiàn)癥狀)。一些Leigh氏綜合征患者會出現(xiàn)某些心肌癥,并且,研究人員表示,另一些只在心臟敲除Ndufs4的模型小鼠會發(fā)展成類似的心臟病,這表明缺氧治療可能對該癥狀沒有影響。

  3研究人員在尋找更實(shí)用的缺氧治療

  雖然缺氧療法在小鼠中獲得了成功,但研究人員還指出,這種治療方法有些不切實(shí)際。作者認(rèn)為,11%的氧氣含量與極高海拔的氧含量相似,這種氧氣水平的持續(xù)治療肯定不會讓患者舒服。

  未來,Mootha和團(tuán)隊希望了解缺氧益處背后的分子機(jī)制,以便他們能夠提出更實(shí)際的治療方法,保護(hù)大腦并逆轉(zhuǎn)腦損傷。“我們還在努力嘗試和確定其他可能有效的更實(shí)用的缺氧方案。”Mootha說,“我們希望能夠為患者及其家屬提供治療,不僅能阻止疾病發(fā)展,更能治愈疾病,但是我們現(xiàn)在只在動物模型中看到了效果。雖然還沒有在人類中驗證,但是我們已經(jīng)準(zhǔn)備好了。”

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