帕金森是一种发病率仅次于阿尔兹海默症的神经衰退性疾病,是威胁中老年人健康和生命的“第三杀手”。最新发表于《Science》期刊的一篇文章首次揭示,与帕金森有关的毒性蛋白的关键“罪行”——穿透正常神经细胞的细胞膜,破坏细胞功能。
此前,对于帕金森的基础性研究已经发现,α-synuclein(α-突触核蛋白,αS)是一种与帕金森症发生密切相关的蛋白质。当该蛋白在神经细胞内错误折叠会形成路易小体,积累过剩容易损伤神经细胞。
这次,来自于英国、西班牙、意大利的研究团队发现,当α-synuclein功能紊乱后,会构成寡聚体(Oligomer,路易小体的主要成分),损伤脑细胞。
毒性蛋白破坏细胞膜完整性
研究团队使用固态核磁共振波谱分析寡聚体的结构特征,并探究这些特征对聚合物与细胞互作的影响。
他们以提取自小鼠大脑、脑瘤患者的脑细胞为材料,开发了一种能够让不稳定的聚合物维持长时间稳态的方法,从而在前所未有的细节水平上研究它们。
结果显示,寡聚体一旦形成,会快速进入脑细胞内降解,否则会形成长链状纤维。而且,寡聚体包含两个重要的结构:一个负责黏附于脑细胞表面;另一个负责穿透细胞膜,扰乱细胞功能。
文章作者、伦敦帝国理工学院生命科学系的Alfonso De Simone博士将“寡聚体快速穿过细胞膜”的行为比喻成“热金属块在塑料膜上迅速烧出一个洞”。
他们认为,寡聚体“破坏细胞膜完整性”的能力是最终杀死脑细胞的关键一步!
对策
在进一步的研究中,研究团队开发了一种降低寡聚体毒性的方法——改变蛋白质序列,促使其黏附于细胞膜的能力减弱。
研究人员认为,寡聚体黏附于细胞表面的行为与病毒进入目标细胞的方式类似。不同之处在于,病毒会将入侵细胞作为“寄居地”,而寡聚体则直接破坏细胞。
而且,他们发现,这种黏附能力源于一种“天然的意外”——寡聚体被赋予正常膜蛋白(有助于大脑信号转导)相同的功能。
目前,全球已有超500万的帕金森患者,我国患病人数约260万,居世界首位。研究团队希望,这一研究有助于找到阻止有毒蛋白质进入健康脑细胞的方法。
她“闻出”帕金森病,或带来颠覆性诊断方法
英国BBC网站最新的一则报道称,在丈夫患帕金森病十年前,拥有“超能力”的妻子就闻到他身上有一种“特殊的气味”。而现在,这位能“嗅出”帕金森病的女性已经用她的“超能力”帮科学家发现了10种关键分子,有望为帕金森病的诊断带来颠覆性的方法。
Retired nurse Joy Milne, 67, from Perth, Scotland, astonished doctors with her ability to detect the illness through smell under scientific conditions.
这位67岁的女性名叫Joy Milne,是一名退休护士。她能在科学的条件下,用“嗅觉”诊断出帕金森病的“超能力”让医生们感到无比惊讶。
Milne女士的丈夫Les曾饱受帕金森病的折磨,且在两年前,被这种疾病夺去了生命。也就是在这个过程中,Milne发现了自己的“超能力”。
Milne女士对其丈夫最后的承诺是,将调查她的“超能力”以及这种特殊的能力能否帮助其他人。
Joy pictured with her husband Les while he was fighting Parkinson's disease. He died two years ago after suffering from the condition for 20 years
异常气味
Les曾是一名麻醉师,45时被诊断出患有帕金森病。然而,Milne女士回忆道,早在很多年前就能够从丈夫身上闻到一种不寻常的麝香味(musky smell),当时Les先生大约34或35岁。
不过起初,她并没有将这种味道与丈夫的帕金森病联系起来。直到有一次,和丈夫一起参加了一个帕金森病患者的集体活动(Parkinson's UK support group),见到了拥有相同特殊气味的其他患者。这才让她意识到这种气味与帕金森病可能存在的关联。
T恤测试
在一次会议上,Milne女士把这一发现告诉了相关领域的科学家。为了对这种能力进行验证,来自英国爱丁堡大学的Tilo Kunath博士进行一个测试:调查是否她能够正确鉴定出(“闻出”)帕金森病患者穿过的T恤(共12件T恤:6件来自帕金森病患者、6件来自未患该疾病的志愿者)。
Dr Tilo Kunath, from Edinburgh University's school of biological sciences, was one of the first scientists Joy spoke to(图片来源:BBC)
令人难以置信的是,Milne女士不仅正确找出了帕金森病患者的所有6件T恤,还成功“预测”出了一位帕金森病患者。在上述测试中,Milne女士曾“错误”地把对照组(该组参与者当时并不是帕金森病患者)的一件T恤识别为“帕金森病患者的T恤”。但3个月后,Milne女士被告知,这件被“认错的T恤”的主人事实上在“T恤测试”后,被诊断出患有帕金森病。
Kunath博士感慨道:“当我们发现,Milne女士仅通过个体T恤上的气味就能提前判断出这个人将患帕金森病,我们开始真正相信她了。”
10种分子
在进一步的研究中,Kunath博士得到了曼彻斯特大学化学分析专家Perdita Barran教授的帮助。他们试图分离出形成Milne女士所闻到的患者气味的确切分子。
Prof Perdita Barran and her team found that people with Parkinson's seem to have some different molecules, which is what Joy is smelling(图片来源:BBC)
研究者们利用质谱仪分析了来自患者和对照组参与者的样本。初步结果显示,帕金森病患者皮肤上聚集了10种与众不同的分子。这些分子可能就是造成患者散发特殊气味的原因。
未来期待
帕金森病是一种常见的神经退行性疾病,多发于中老年群体。目前,全球已诊断出超500万帕金森患者,而现有的治疗方法都只能改善疾病症状,无法治愈。
此外,现在,临床医生依然是通过观察症状来诊断帕金森病患者。这种方法是由James Parkinso在1817年首次创建的。Kunath博士等希望,借助Milne女士的“超能力”,能够开发出一种帮助帕金森病诊断与治疗的新方法。
在外文报道的最后,Milne女士说:“我不希望其他家庭与我们有相同的经历。我希望,通过早期诊断,这种疾病能够得到治疗。”
本文由科技工作者之家平台编创,内容整理自生物探索,图片来源于网络。