与阿尔茨海默氏症相关的蛋白质的清除受昼夜节律周期控制

据今天发表在PLOS Genetics上的研究，大脑清除与阿尔茨海默病密切相关的蛋白质的能力与我们的昼夜节律有关。该研究强调了健康的睡眠习惯在防止蛋白质 Amyloid-Beta 42 (AB42) 在大脑中形成团块方面的重要性，并为潜在的阿尔茨海默氏症治疗开辟了道路。

“免疫细胞的昼夜节律调节在生物钟和阿尔茨海默病之间的复杂关系中发挥作用，”昼夜节律专家、伦斯勒理工学院生物科学副教授 Jennifer Hurley 说。“这告诉我们，健康的睡眠模式可能对缓解阿尔茨海默病的某些症状很重要，而这种有益效果可能是由一种称为巨噬细胞/小胶质细胞的免疫细胞类型所赋予的。”

该研究是在伦斯勒生物技术和跨学科研究中心进行的，该中心专注于神经退行性疾病。Hurley 博士与 Rensselaer 教授 Robert Linhardt(聚糖专家和合成肝素的发明者)以及 Chunyu Wang 合作，他们正在进行的研究详细介绍了与阿尔茨海默病有关的蛋白质的产生和传播的几种机制。

“这一见解揭示了一种通过跨学科方法治疗阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病的新机制和途径，象征着 CBIS 在研究和发现方面的实力，并为人类健康和福祉提供了新的视角，”Deepak Vashishth 说， CBIS 主任。

昼夜节律系统由一组核心时钟蛋白组成，这些时钟蛋白通过引起酶和激素水平的每日波动来预测昼夜循环，最终影响体温和免疫反应等生理参数。昼夜节律系统的破坏与糖尿病、癌症和阿尔茨海默氏症等疾病的联系越来越紧密。

带有明场巨噬细胞图像的时钟图像显示了细胞表面硫酸乙酰肝素蛋白多糖的昼夜节律变化(以粉红色显示)如何阻碍荧光标记的淀粉样蛋白-β 的吞噬作用(以绿色显示)。随着时间的推移，硫酸乙酰肝素蛋白聚糖减少，我们看到吞噬作用增加，时钟左侧显示的亮绿色细胞证明了这一点。这张图片是使用我们的荧光显微镜细胞图像制作的，其中包含来自应用程序 Wombo 的硫酸乙酰肝素蛋白聚糖的艺术渲染图。时钟是使用 Photoshop 和剪贴画制作的。图片来源：Gretchen Clark，使用 Wombo 制作(CC-BY 4.0，creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

阿尔茨海默病的一个明显迹象是斑块，即大脑中 AB42 的细胞外团块。巨噬细胞(当它们驻留在大脑中时称为小胶质细胞)是一种寻找和破坏不需要的物质的免疫细胞，通过在称为吞噬作用的过程中摄取 AB42 从大脑中清除它。在早期的研究中，Hurley 博士和爱尔兰皇家外科学院的合作者调查了巨噬细胞的昼夜节律控制，积累了详尽的数据集，可以查看哪些巨噬细胞 RNA 和蛋白质以昼夜节律振荡。研究人员注意到酶的振荡有助于在巨噬细胞表面产生两种蛋白质——硫酸乙酰肝素蛋白多糖和硫酸软骨素蛋白多糖——已知这两种蛋白都在调节 AB42 的清除中发挥作用。

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