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阿茲海默症腦中不只類澱粉斑塊:研究發現「粒線體斑塊」
小鼠與死後人腦研究顯示,受損粒線體會堆積在神經突起內;溶小體雖趕來清除,卻因降解失靈而留下新的病理結構。
阿茲海默症最醒目的病理標誌,長久以來是細胞外的類澱粉蛋白斑塊與細胞內的tau蛋白糾結。如今,研究人員在這幅圖像中辨認出另一種結構:大量粒線體聚集於神經突起內,形成他們所稱的「粒線體斑塊」。這項發現把神經元的能源系統與細胞廢物處理機制,拉到疾病研究的同一條因果線索上。
研究團隊利用帶有mt-Keima粒線體自噬報導系統的APP/PSEN1阿茲海默症小鼠,追蹤粒線體是否進入酸性的溶小體環境。影像顯示,神經突起內會出現大型聚集物,其中同時包含位於溶小體內的酸性粒線體,以及尚未進入、或未被充分酸化的粒線體。另一種5xFAD小鼠模型也能看到相似結構,顯示現象並非單一模型特有。
進一步分析指出,這些聚集物多位於腫脹、退化的神經突起。異常粒線體似乎先在此堆積,溶小體之後才被招募前來處理;然而,粒線體自噬並未順利完成。換句話說,清除系統雖已啟動,末端的溶小體降解能力卻不足,因而留下處於不同處理階段的粒線體殘骸。
粒線體斑塊與傳統類澱粉斑塊的關係並不單一。研究中有些粒線體斑塊與類澱粉β共同形成混合斑塊,有些則在較早期獨立出現;其中還可檢出較多類澱粉前驅蛋白APP。這支持兩種病理可能彼此交織,卻還不能證明粒線體斑塊會啟動或加速細胞外類澱粉沉積。
研究人員也在阿茲海默症患者的死後腦組織找到可比擬的粒線體聚集結構,而預印本所分析的健康對照組未見同類表現。這項人體證據提升了發現的疾病關聯性,但死後組織只能提供特定時間點的切面,無法判定粒線體斑塊是在症狀前形成、隨疾病惡化累積,或只是神經退化的下游結果。
這項工作因此提出一個可供檢驗的新方向:與其只處理已沉積的類澱粉蛋白,是否也能恢復粒線體運輸、自噬流程或溶小體的降解能力,阻止神經突起內的「塞車」擴大。不過,目前證據主要來自動物模型與死後組織,尚未顯示清除粒線體斑塊能改善認知或延緩疾病。
研究團隊下一步希望尋找可在活體偵測粒線體斑塊的生物標記,並篩選能防止其形成或促進清除的藥物。在具備這些工具以前,「粒線體斑塊」較適合被視為新提出的病理實體與研究標靶,而非已可用於診斷或治療決策的臨床指標。