如果一座城市的垃圾處理站出了故障,肯定會飄“臭”萬里,攪得居民不得安生。
而如果一個人身體里的“垃圾處理站”出了問題,身體的各項功能就會受到影響。尤其是大腦里,垃圾累積得多了,腦子就會變得“遲鈍”,阿爾茨海默病、帕金森病這些神經(jīng)退行性疾病,都和大腦中的“垃圾”蛋白累積脫不開關系。
小膠質(zhì)細胞是大腦中的重要免疫細胞,擔當了清潔重任。今天,奇點糕就給大家講一講,小膠質(zhì)細胞出了問題,該怎么維修呢?
斯坦福大學的TonyWyss-Coray博士和他的團隊在頂級期刊《自然》上發(fā)表了重磅研究成果,他們成功找到了調(diào)控小膠質(zhì)細胞“清潔”能力的蛋白CD22,抑制CD22可以恢復衰老小鼠小膠質(zhì)細胞的清理功能,減少阿爾茨海默病小鼠和帕金森病小鼠大腦中的“垃圾”蛋白,改善小鼠的認知[1]。
重要通知,Wyss-Coray博士牌垃圾站維修工廠即將開業(yè),奇點糕這就為您帶來前線最新報道。
小膠質(zhì)細胞這家垃圾站,存在時間很長,在幾乎全部的生命周期里都發(fā)揮著無可取代的重要作用[2,3]。在大腦的發(fā)育過程中,如果神經(jīng)元連接或者蛋白質(zhì)出現(xiàn)了錯誤,就需要小膠質(zhì)細胞來把它們清理掉[4,5]。
在神經(jīng)退行性疾病和其他衰老有關的疾病中,小膠質(zhì)細胞的正常清理功能被嚴重干擾,好好工作的蛋白平白無故被“吃掉”,該清理的錯誤蛋白卻不清理,大量的髓磷脂碎片和蛋白質(zhì)聚積,愁壞了一波又一波的科研人員。
系統(tǒng)故障,又不能重啟,怎么辦?
在小膠質(zhì)細胞的漫長工作生涯中,各種基因的轉(zhuǎn)錄水平也隨著年齡不斷發(fā)生變化[6,7],但是這些基因各自的職責范圍還沒人仔細研究過。Wyss-Coray博士決定從細節(jié)入手,一個基因一個基因地研究。
Wyss-Coray博士挑了大概3000個編碼蛋白質(zhì)的基因,把它們挨個敲除,發(fā)現(xiàn)敲除CD22蛋白的基因可以顯著促進小鼠小膠質(zhì)細胞的吞噬作用。
進一步的實驗表明,衰老小鼠小膠質(zhì)細胞表面的CD22表達量是年輕小鼠的3倍!是個妥妥的衰老相關表型。表達CD22的小膠質(zhì)細胞在年輕的大腦里幾乎沒有,但是在老年大腦中那就是滿天繁星(見圖)。
把小膠質(zhì)細胞和CD22分別用熒光標記之后,研究人員還發(fā)現(xiàn),在小鼠的中樞神經(jīng)系統(tǒng)中,似乎只有小膠質(zhì)細胞表達CD22。
這就好辦多了,抑制CD22,也不怕對別的細胞產(chǎn)生什么影響。
研究人員給小鼠的大腦注射了CD22抗體和免疫球蛋白(IgG),評估它們的對小膠質(zhì)細胞清除能力的影響。48小時后,與IgG相比,CD22抗體治療顯著增加了衰老小鼠小膠質(zhì)細胞的吞噬能力,并且不會對年輕小鼠的中樞神經(jīng)系統(tǒng)造成顯著影響。敲除CD22基因可以起到同樣的效果。
在阿爾茨海默病模型小鼠和帕金森病模型小鼠中,CD22抗體的加入同樣可以促進小膠質(zhì)細胞的吞噬作用,不論是β淀粉樣蛋白還是α突觸核蛋白纖維,數(shù)量都明顯減少,這二者分別是阿爾茨海默病和帕金森病的典型特征。
同時,阻斷CD22還可以能夠“挽留”小膠質(zhì)細胞的青春,幫助其維持穩(wěn)態(tài)。給小鼠的大腦連續(xù)注射CD22抗體一個月,小膠質(zhì)細胞的基因表達狀況明顯要比那些注射IgG或是未處理的對照組小鼠更“年輕化”,與海馬體損傷有關的趨化因子表達量更少。
海馬體受到了保護,時間就會對小鼠異常溫柔了,即使年華老去,記憶力、學習能力都會好過未經(jīng)CD22抗體治療的小鼠。
總結起來就是,CD22是小膠質(zhì)細胞吞噬作用的負調(diào)控因子,隨著衰老而表達上調(diào),抑制小膠質(zhì)細胞的吞噬作用,導致“垃圾站”停工歇業(yè),影響大腦正常功能。抑制CD22可以延緩衰老相關的功能減退和神經(jīng)退行性疾病。
但是,CD22并不是個完全的反面角色。小鼠出生7天后,CD22就會在小膠質(zhì)細胞中出現(xiàn),防止小膠質(zhì)細胞胡亂“開炮”,把那些沒有發(fā)育完全的神經(jīng)元也清理掉。但是,在衰老過程中,這種保護機制被錯誤地激活,反倒讓髓磷脂碎片和“垃圾”蛋白占領了“高地”。
這件事告訴我們,正確的時間需要做正確的事。比如每天晚上十點半,就應該打開手機看奇點糕的推送。