全球海豚出现阿尔茨海默病样脑部疾病迹象

Dolphins are showing signs of Alzheimer's-like brain disease - Earth.com

当海豚搁浅在海滩上时，人们会迅速用毛巾、水和希望进行救援。但更根本的问题是，这些聪明的动物为何会首先搁浅在沙滩上。

一项新研究在佛罗里达州印第安河泻湖搁浅海豚的大脑中寻找答案，检测毒素和类似阿尔茨海默病的分子特征。该研究由迈阿密大学米勒医学院的大卫·A·戴维斯领导。

理解海豚搁浅

海豚搁浅是指海豚被困在海滩或极浅水域而无法自行返回大海的情况。

多种因素可能导致健康海豚陷入困境，包括潜在的脑部问题。

一旦上岸，海豚在生理上会崩溃。其体重通常由水支撑，现在会压迫器官；厚厚的鲸脂导致过热；皮肤迅速干燥，引发休克。

在群体搁浅事件中——常见于领航鲸等紧密群体物种——即使一只动物做出错误转向，强大的社会纽带也会使整个群体保持在一起，导致许多个体搁浅。

海豚脑部疑问

根据一份国家报告，随着水温升高和营养物积累，有害藻华发生得更频繁。

这些藻华可由蓝细菌引发，蓝细菌是光合微生物，有时会产生强效毒素。

研究团队询问：在藻华季节搁浅的海豚是否显示出更高水平的名为2,4-二氨基丁酸的神经毒素，以及它们的脑部是否携带与阿尔茨海默病相关的分子迹象。

他们还检查了季节和毒素暴露是否使某些风险基因以与人类疾病相同的方向变化。

海豚显示阿尔茨海默病迹象

科学家检查了2010年至2019年间在泻湖搁浅的20只普通宽吻海豚。

在藻华月份，测量到的大脑皮层中神经毒素2,4-二氨基丁酸水平比非藻华季节高出2900倍。

同一批海豚显示出536个基因的上调或下调，其模式与阿尔茨海默病生物学高度相关。

它们的脑组织还显示出淀粉样斑块（β淀粉样蛋白的聚集体）和异常tau蛋白（一种在神经元内形成缠结的蛋白质）。

TDP-43是一种与阿尔茨海默病激进进程相关的蛋白质，大型综述显示它与患者认知能力下降显著相关。

搁浅海豚存在TDP-43包涵体，这一标志物通常与更快的功能衰退相关。

海豚脑部与毒素关联

实验室研究表明，2,4-二氨基丁酸可损害神经细胞并干扰脊椎动物的早期发育。

在泻湖海豚中，较高毒素水平与更强的阿尔茨海默病样基因活动直接相关。

有证据表明，相关的蓝细菌毒素BMAA可在非人灵长类动物中触发神经纤维缠结和斑块。

这一历史使藻华季节期间2,4-二氨基丁酸的激增成为一个重要的警示信号。

为何季节因素加剧风险

季节对控制抑制性信号和保护大脑屏障的网络有显著影响。

与GABA能突触相关的基因随藻华暴露而变化，这表明用于平静信号的化学通路可能失去平衡。

GABA系统帮助神经元抑制过度活动，而基底膜支持血管并限制有害物质进入大脑。

两者同时受到干扰，会大幅增加炎症、屏障渗漏和神经电路故障的风险。

为何海豚脑部重要

公共机构称海豚为哨兵物种，因为它们处于食物链顶端，并生活在人类使用的同一沿海水域。

它们组织中出现的异常情况可能对沿海社区构成健康预警信号。

“由于海豚被视为海洋环境中毒素暴露的环境哨兵，人们担忧与蓝细菌藻华相关的人类健康问题，”戴维斯博士表示。

这项工作并未证明痴呆导致搁浅或单一毒素单独作用。但它确实揭示了毒素暴露与脑部阿尔茨海默病样信号之间存在紧密的季节性关联。

“尽管阿尔茨海默病可能有多条致病路径，但蓝细菌暴露似乎日益成为一个不可忽视的风险因素，”戴维斯博士补充道。

科学家如何测试海豚

研究人员测量了海豚大脑皮层中的毒素，并检查了整个转录组的基因活动。

他们交叉验证了风险基因，分析了组织切片中的蛋白质，并比较了藻华和非藻华季节的数据差异。

研究使用在联邦许可下收集的搁浅动物样本，并专注于高质量RNA以确保数据可靠性。

这项工作在佛罗里达州多个子流域开展，涵盖了近十年的搁浅事件记录。

保护海豚及其大脑

数据显示，更温暖的季节、更大的藻华规模和更高负荷的蓝细菌毒素与长寿海洋哺乳动物中的阿尔茨海默病样特征密切相关。

这种模式表明，随着夏季气温升高和营养物径流增加，暴露风险将持续上升。

这也指出了实用防护措施，包括在搁浅监测中同步追踪藻华毒素，以及改善废水和农田径流控制系统。

更完善的监测有助于区分因果关系与相关性，从而有效保护野生动物和人类健康。

海豚大脑并非人类大脑，并非所有分子信号都等同于疾病。尽管如此，考虑到TDP-43的临床重要性，与人类神经退行性疾病通路的显著重叠值得高度重视。

缓解藻华问题并不简单。更温暖的水体和营养物输入共同推波助澜，这意味着沿海管理必须同步应对气候变化和污染问题才能取得实效。

该研究发表在《自然·通讯生物学》期刊上。

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