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防止大脑退化的保护因子REST蛋白
REST蛋白,
防止大脑退化的保护因子
[导读] 什么物质能够防止老化的大脑出现神经退行性变呢?一项研究发现,REST蛋白在防止老化神经元死亡、维持老年人认知能力等方面发挥了核心性作用。
什么物质能够防止老化的大脑出现神经退行性变呢?一项研究发现,REST蛋白在防止老化神经元死亡、维持老年人认知能力等方面发挥了核心性作用。
阿尔兹海默病(Alzheimer's disease)是引发痴呆的主要原因。据估计,在美国,年龄在65岁以上的人群中有13%的个体罹患了这种疾病,而年龄在85岁以上的人群中有近三分之一的个体罹患了这种疾病。随着人口老龄化的加剧,阿尔兹海默病患者的数量预计将会急剧增加,但是目前仍然没有行之有效的治疗策略。我们所面临的一个核心问题是:为什么有的人虽然已经表现出了阿尔兹海默病的解剖特征和分子特征,但是却仍然保持有完整的认识能力呢?Lu等人提供了一些答案。
在年轻人大脑的神经元细胞中,一种名为抑制元素1沉默转录因
子(repressor element 1 silencing transcription factor, REST)的蛋白质的表达量通常较低。Lu等人证明,REST这种蛋白质在老化大脑中表达量显著升高。而相比之下,他们还观察到REST的表达水平在患有轻度认知功能障碍(一种通常出现在痴呆之前的疾病)和阿尔兹海默病的患者的神经元
细胞核中显著降低。待接受过神经精神病学评价的患者去世后,Lu等人通过尸体解剖采集了他们的前额皮质样本,并进行了分析;结果发现细胞核中REST的表达水平与个体的认知功能呈正相关关系。综上所述,这些研究发现强调了维持老化大脑中REST蛋白的表达水平对于预防认知能力衰退和阿尔兹海默病而言具有极为重要的意义。
以往的基因表达研究已经全面地分析了健康个体和阿尔兹海默病患者的老化大脑中发生的变化。一般情况下,在这两组人群的神经元中,参与突触传递(即神经元连接处的信号传递)、钙信号通路和调节抑制性神经元功能的基因发生了表达下调,而与应激应答、DNA损伤应答、免疫应答和凋亡性细胞死亡相关的基因却表现出了表达上调的趋势。但是这两组人群也存在着一些至关重要的差异。譬如,在阿尔兹海默病的小鼠模型以及阿尔兹海默病患者的大脑中,神经退行性变(与阿尔兹海默病相关)的特征性有毒刺激物能够阻碍与神经可塑性(即神经元信号通路与连接处的变化能力)相关的基因的表达。
Lu等人在研究中使用了一系列令人眼花缭乱的试验方法,从而证
明REST的神经保护功能的缺失可导致阿尔兹海默病患者的大脑神经元出现易损性。Lu等人观察到,在健康衰老者的大脑中,细胞核中的REST既能够将一些促凋亡基因作为靶标,还能够抑制它们的表达,此外REST也能够抑制一些特殊酶(参与阿尔兹海默病病理过程)的编码基因的表达。但是患者的大脑却不会产生这种抑制作用,从而诱导了其它基因的表达,而这些基因可能是神经元丢失和神经退行性变的致病机制(图1)。
图1
REST的活性在健康老化者的大脑和阿尔兹海默病患者的大脑之间存在差异。 a, Lu等人报道指出,在健康人的老化大脑中存在有大量的神经毒性刺激物,能够增加REST蛋白的表达量,而这种效应至少部分依赖于Wnt信号通路。REST表达的诱导能够激活