帕金森病会导致运动和认知功能障碍,长期以来,人们认为这两种症状都是由大脑中一种名为α-突触核蛋白的蛋白质积累引起的。但一项新的《自然通讯》研究发现,认知功能障碍是通过一种不同且出人意料的机制产生的。
新研究结果表明,GBA基因(该基因突变是帕金森病的危险因素)的突变通过干扰大脑中神经元之间的相互通讯,导致认知衰退。帕金森病患者可能会出现注意力不集中和健忘等认知症状。随着时间推移,许多人会发展为痴呆症,表现为严重的记忆丧失及其他症状。
"对许多帕金森病患者来说,痴呆症往往比运动症状更令人恐惧,"耶鲁医学院(Yale School of Medicine)神经病学和神经科学教授、该研究首席研究员斯里甘加·钱德拉(Sreeganga Chandra)博士表示,"我们正试图了解认知功能障碍的基础,并探索能否找到改善这一问题的靶点。"
GBA基因突变驱动帕金森病中的认知功能障碍
在该研究中,研究人员分析了三种小鼠模型:过表达编码α-突触核蛋白的SNCA基因的动物、GBA突变体以及杂交的GBA-SNCA双突变体。利用这些模型,研究团队对3至12个月龄小鼠的运动和认知功能进行了随时间变化的一系列测试。
实验表明,运动功能障碍与升高的α-突触核蛋白水平相关。具有高水平α-突触核蛋白的SNCA突变体和GBA-SNCA突变体表现出随时间恶化的运动障碍,但GBA突变体并未出现任何运动障碍。
相比之下,认知功能障碍则与GBA基因突变相关。GBA突变体和GBA-SNCA突变体在3个月时就出现了类似程度的认知障碍,并持续到12个月,而SNCA突变体则未表现出任何功能障碍。
这些发现突显出帕金森病症状是由不同机制驱动的,其中运动功能障碍与α-突触核蛋白积累密切相关,而认知功能障碍则是由GBA基因突变引起的。
"这使我们有信心可以利用GBA基因突变作为窗口,来理解帕金森病中的认知功能障碍,"该研究第一作者、耶鲁医学院前博士后研究员D·J·维迪亚达拉(D J Vidyadhara)博士表示。
认知功能障碍可能始于突触
接下来,研究人员进一步探究了可能导致认知功能障碍的原因。通过对脑组织进行单细胞RNA测序,他们发现GBA突变体和GBA-SNCA突变体中许多与突触功能相关的基因表达下调。突触是神经元之间的微小连接点。为了进行通讯,一个细胞会释放含有化学信使的小包(称为囊泡)进入突触,然后由另一个细胞接收。
研究人员进一步证实了GBA模型和GBA-SNCA模型的皮层组织中存在突触丢失。
"GBA基因突变通过调控突触囊泡运输导致认知功能障碍,"钱德拉表示。
钱德拉的实验室正在对GBA突变体和人类神经元的突触囊泡进行更深入的研究,以更好地理解导致认知功能障碍的病理机制。
钱德拉指出:"虽然α-突触核蛋白聚集是帕金森病的常见标志,但神经科学家们越来越认识到并非所有病例都表现出这种病理特征。疾病中有一些方面完全不受α-突触核蛋白病理的影响,我们应该对这些方面进行研究。"
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