血红蛋白长期以来以在红细胞中运输氧气而闻名,但最新研究揭示了其在大脑中被忽视的重要抗氧化作用。
在肌萎缩侧索硬化症(ALS)、帕金森病、阿尔茨海默病等神经退行性疾病及衰老过程中,脑细胞持续遭受异常或过量活性氧物质(ROS)的损伤。数十年来,科学家尝试用抗氧化药物中和ROS均未获成功:这些药物要么无法穿透大脑,要么稳定性差,或会无差别损伤健康细胞。
韩国基础科学研究所(IBS)认知与社会研究中心负责人C. Justin Lee博士领导的研究团队,针对大脑对抗最具破坏性的活性氧物质——过氧化氢(H2O2)的自我防御机制展开研究。相关成果发表于《信号转导与靶向治疗》期刊。
通过先进成像和分子分析技术,团队在星形胶质细胞(支持神经元功能的关键脑细胞)的核仁中发现血红蛋白的存在,并证实其作为"假性过氧化物酶"分解H2O2为无害水分子的功能。第一作者Won Woojin博士指出:"关键在于揭示血红蛋白在大脑中的抗氧化潜能,并设计出首创新药选择性增强其作用。通过强化天然防御机制而非引入外来抗氧化剂,我们在多种氧化应激相关疾病模型中实现了强效持久保护。"
研究团队开发的KDS12025是一种小分子水溶性化合物,可穿透血脑屏障。该化合物通过结合血红蛋白血红素中心,使其分解H2O2的能力提升近100倍,同时不影响其正常输氧功能。在星形胶质细胞疾病模型中,KDS12025显著降低有害H2O2水平。动物实验显示,口服给药的治疗效果包括:ALS模型小鼠发病时间延迟,寿命从140天延长至168天;帕金森模型恢复运动功能;阿尔茨海默模型记忆缺损恢复正常;衰老小鼠中位寿命从2年延长至3年。该药物还在类风湿关节炎模型中缓解了炎症和关节损伤。
研究首次发现氧化损伤的恶性循环机制:过量H2O2会消耗星形胶质细胞血红蛋白,削弱大脑天然抗氧化防御,加速神经退化。KDS12025通过增强血红蛋白水平和活性逆转这一趋势,减少氧化应激,维持神经元和大脑健康功能。此前从未有治疗手段以星形胶质细胞血红蛋白作为抗氧化靶点,也未见如此广泛保护效果的报道。
Lee博士强调:"通过增强大脑自身血红蛋白对抗氧化应激的能力,我们开辟了全新的治疗路径。"研究团队下一步将深入研究α/β珠蛋白在脑中的不同作用,优化KDS12025衍生物以实现临床应用,并探索其在其他氧化应激相关疾病中的治疗潜力。
这项突破将血红蛋白从传统的氧气运输者重新定义为精准的大脑抗氧化防御系统,标志着科学家对抗神经退行性疾病、衰老相关疾病和自身免疫疾病的治疗范式转变。
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