研究阐明精胺如何预防阿尔茨海默病和帕金森病

研究阐明精胺如何预防阿尔茨海默病和帕金森病

Paul Scherrer 研究所 PSI 的研究人员解释了精胺（一种调节人体细胞许多过程的小分子）如何预防阿尔茨海默氏症和帕金森氏症等疾病：它的作用有点像面食中的奶酪，使它们凝结在一起，从而使某些蛋白质变得无害。这一发现可能有助于对抗此类疾病。该研究现已发表在科学杂志上自然交流。

我们的预期寿命持续增加，随之而来的是与年龄相关的疾病的发生率不断增加，包括阿尔茨海默氏症和帕金森氏症等神经退行性疾病。这些疾病是由错误折叠的淀粉样蛋白组成的大脑中有害蛋白质结构的积累引起的。它们的形状让人想起纤维或意大利面条。迄今为止，还没有有效的疗法来预防或消除这种积累。

但人体内自然产生的一种名为精胺的分子带来了希望。由Paul Scherrer Institute PSI生命科学中心的研究负责人Jinghui Luo领导的研究人员在实验中发现，这种物质能够延长小型线虫的寿命，提高它们老年时的活动能力，并增强其细胞的发电厂——线粒体。具体来说，研究人员观察了精胺如何支持人体的免疫系统消除损害神经的淀粉样蛋白的积累。

新发现可以作为开发此类疾病新疗法的基础。

细胞过程的中心介质

精子是有机体的重要物质。它是所谓的多胺之一，是相对较小的有机分子。精子于 150 多年前首次被发现，因精液浓度特别高而得名。但它也存在于体内许多其他细胞中——尤其是那些活跃且能够分裂的细胞。

精胺促进细胞流动性和活性并控制许多过程。它主要与基因组的核酸相互作用，从而调节基因的表达及其向蛋白质的转化。这确保了细胞能够正常生长和分裂并最终死亡。精子在称为生物分子凝聚的重要细胞过程中也发挥着核心作用：在此过程中，某些大分子（例如蛋白质和核酸）在细胞内分离并以液滴状形式聚集，从而使重要的反应发生在细胞内。

与阿尔茨海默氏症或帕金森氏症等神经退行性疾病有关，此前有证据表明精胺可以保护神经细胞并减轻与年龄相关的记忆丧失。然而，到目前为止，人们对精胺如何干预神经损伤过程缺乏更精确的理解，而这些知识可以从中获得医学益处。

支持消除细胞废物

Jinghui Luo 的团队现已对此进行了更详细的调查。除了光学显微镜之外，研究人员还在 PSI 的瑞士同步加速器光源 SLS 上使用 SAXS 散射技术来阐明这些过程的分子动力学。检查是在玻璃毛细管中进行的（体外）和在生物体中（体内）。线虫秀丽隐杆线虫作为模式生物。

事实证明，精胺利用生物分子凝聚来确保有害蛋白质积聚，并在一定程度上聚集在一起。这使得我们的细胞中经常发生一种称为自噬的过程：受损或不必要的蛋白质被包裹在小膜囊泡中，并使用酶安全地分解——实际上是一种自然的回收过程。

自噬对于处理较大的蛋白质团块更有效。可以说，精胺是将股线固定在一起的粘合剂。分子之间只有微弱的吸引力，它们将它们组织起来，但并没有将它们牢固地相互连接起来。”

罗景辉，研究主任

罗说，整个事情也可以想象成一盘意大利面条。 “精胺就像奶酪一样，将又长又细的面条粘合在一起，而不是粘在一起，使它们更容易消化。”

寻找：正确的成分组合

精子还对其他疾病产生影响，包括癌症。在这里，也需要进行研究来阐明作用机制——然后基于精胺的治疗方法将是可以想象的。除了精胺之外，还有许多其他多胺在生物体中发挥重要功能，因此具有医学意义。因此，该领域的研究具有巨大的潜力。 “如果我们更好地了解潜在的过程，”罗说，“可以说，我们可以烹饪出更美味、更容易消化的菜肴，因为这样我们就可以确切地知道哪些香料以及用量使酱汁特别美味。”

这项搜索中还使用了人工智能，因为它可以根据所有可用数据更快地计算出有希望的“酱料成分”组合。罗还指出，时间分辨散射测量技术和高分辨率成像可以实时成像这些过程并深入到亚细胞水平，对于这项研究和后续研究也很重要。除了 PSI 之外，此类方法仅在全球少数其他同步加速器设施中可用。

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