8 月 8 日,一篇发表在《Cell Reports》期刊的文章揭示了一种关键的长寿蛋白——klotho,可以提高大脑认知能力、改善大脑老化问题,有望成为治疗神经衰退性疾病(阿尔兹海默症、帕金森症等)的有效化合物。
来自于加州大学旧金山分校的神经学副教授 Dena Dubal 带领团队完成了这一研究,他们发现,这一天然蛋白能够改善患阿尔兹海默症、帕金森症小鼠的认知能力,为神经衰退性疾病的治疗带来新的希望。
什么是 Klotho 蛋白?
Klotho 以希腊命运守护神 Clotho 命名,是天然表达于肾脏、大脑组织的一种蛋白质,以类似于激素的方式在体内循环。Klotho 参与多个重要生理学功能功能,包括调控胰岛素信号以及成纤维细胞的生长。
随着年龄的增长,这一长寿蛋白会逐渐减少。而且,在长期高压以及阿尔兹海默症、帕金森等神经类疾病发生的情况下,Klotho 蛋白水平同样也会降低。
之前的研究表明,因突变造成 Klotho 蛋白高表达可以延长寿命、减缓与年龄相关的认知能力衰退。以小鼠为模型,科学家们证实,klotho 蛋白高表达确实能够改善小鼠的认知。该蛋白可以通过谷氨酸受体(NMDA)提高神经元之间突触的连接、
现在,Dena Dubal 教授和团队试图验证这一长寿蛋白的治疗潜力,即 klotho 蛋白是否可以作为药物,快速提高小鼠的认知。
Klotho 蛋白改善认知
研究团队以年轻和年老小鼠(18 个月,相当于人类的 65 岁)为模型,分别给他们注射α- klotho 蛋白片段(αKL-F),类似于分泌的激素。
此外,研究人员还构建了α-synuclein 异常表达的转基因小鼠模型。α-synuclein 是一种与阿尔兹海默症、帕金森症有关联的致病蛋白。同样,他们也给这些突变小鼠注射了αKL-F。
随后,研究团队对小鼠的认知能力进行了一系列的测试,包括 Morris 水迷宫和 Y 迷宫,用于评估空间学习和记忆力。
结果显示,年轻小鼠接受αKL- F 治疗 4 天后,它们的认知能力得到显著提高,且改善效果持续超 2 周。对于年老小鼠而言,接受一次蛋白注射 2 天后,就表现出认知力改善的效果。
更重要的是,接受αKL- F 持续治疗数天后,小鼠因为神经衰退性疾病而损伤的认知和运动机能得到了缓解,即便这些患病小鼠大脑中的毒性蛋白量并没有变化。
他们发现,αKL- F 提高认知力的期间,NMDA 受体介导的神经信号会增强,从而加强负责学习和记忆的关键脑区域——海马区的神经连接。
Dubal 教授表示:“当用长寿蛋白治疗脑受损小鼠时,它们会获得更好的行动、学习和记忆能力。Klotho 蛋白会增加小鼠大脑的抗压能力,甚至于逆转致病蛋白已造成的影响。它会提高大脑的可塑性。”
Klotho 蛋白有望治疗神经衰退
Klotho 蛋白有疗效吗?这是神经衰退研究领域最亟待解决的关键问题。“我们现在发现,它确实可以。” Dubal 教授强调道,“我们的研究表明,无论年少还是年老,用 Klotho 蛋白片段治疗都可以改善大脑功能。这意味着,Klotho 蛋白或许可以成为治疗阿尔兹海默症、帕金森症等疾病的关键化合物。”
但是,Klotho 改善认知的机制依然不清晰。研究团队并未找到αKL- F 穿过血脑屏障的证据,它也不会增加大脑本身 Klotho 的表达量。这意味着,Klotho 片段或许可以从身体传递信号至大脑(body-to-brain signals),提高大脑对抗致病蛋白的能力。
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