歐洲有5400萬人生活在與生活方式有關的疾病或2型糖尿病中,並且數量正在不斷飆升,繼而肥胖症流行起來。老年癡呆症是最常見的癡呆症形式,影響了約一千五百萬歐洲人,由於人口老齡化,到2050年,這一數字預計將達到1870萬。
2型糖尿病患者血液中的糖含量較高,因為它們的細胞已經變得對通常調節血糖的胰島素具有抗性。在大型長期研究中,大腦中的胰島素抵抗已經與癡呆相關,但這種現象背後的確切機製仍在逐漸消除。
英國南安普敦大學的ShreyasiChatterjee博士說:“來自流行病學研究的越來越多的證據表明,2型糖尿病是癡呆症的一個風險因素,特別是阿爾茨海默氏病”。因此,我們想更多地了解糖尿病患者胰島素抵抗與阿爾茨海默病相關的蛋白質積累之間的關係,以幫助糖尿病患者有效減少患癡呆症的風險。
蛋白質纏結
解決這些謎題的關鍵是與阿爾茨海默氏症澱粉樣蛋白β的記憶喪失相關的兩種蛋白質,其累積在引發腦細胞死亡的斑塊中,以及引起腦中纏結的tau蛋白。
Chatterjee博士說:“大腦中的胰島素抵抗可能使阿爾茨海默氏病患者難以處理燃燒腦細胞所需的糖”。它破壞大腦中的正常信號傳導途徑,也可能阻礙大腦清除引發記憶喪失的錯誤折疊蛋白質的天然機製。
作為歐盟資助的AlzDiabetes項目的一部分,Chatterjee博士正著重研究tau蛋白在果蠅中的作用,該基因已被遺傳編程,以模擬阿爾茨海默氏病所見的一種神經變性。
水果蠅通常用於遺傳研究,因為它們具有約75%的引起人類疾病的基因,並且由於其繁殖時間短,而且它們易於工作。Chatterjee博士與一群種子的果蠅合作,培育出過量的tau蛋白,並嚐試添加胰島素受體底物(IRS),這是加工胰島素的關鍵。
她發現添加IRS可以使果實有更好的記憶和更長的壽命,而敲除產生它的基因會增加tau蛋白的水平。這一新的觀察結果是迄今為止在糖尿病中觀察到的胰島素抵抗與阿爾茨海默氏症之間的tau蛋白纏結之間直接相關的最直接證據。
她的團隊還觀察到,當蒼蠅是胰島素抵抗時,他們的大腦無法清除有毒的tau蛋白,提供了為什麼2型糖尿病患者可能發展為阿爾茨海默病的解釋。
遏製癡呆風險
隨著科學家更多地了解胰島素抵抗如何影響大腦,研究人員希望控製糖尿病患者的血糖可以有效減少其癡呆風險。
Chatterjee博士說:“我們已經知道用吸入性胰島素治療阿爾茨海默病(糖尿病藥物)會降低認知障礙”。其他糖尿病藥物現在正在進行臨床試驗,以測試它們是否可以減緩癡呆症的進展。
除了具有較高的阿爾茨海默病風險外,糖尿病患者也比普通人發展帕金森病的可能性要大得多。作為歐盟資助的AbetaAlphasynTau項目的一部分,以色列內蓋夫本古裏安大學的YifatMiller教授探討了糖尿病,阿爾茨海默病和帕金森病之間的關係。
她的團隊使用計算機模擬來模擬澱粉樣蛋白β蛋白之間的分子水平上的相互作用,澱粉樣蛋白β蛋白與阿爾茨海默病有關,α-突觸核蛋白與帕金森病患者的大腦相關,胰島澱粉樣多肽是胰腺產生的一種激素。該項目確定了這些蛋白質的關鍵片段,使它們在相互作用時變得粘稠。
Miller教授說:“我們現在正在開發抑製這些相互作用的分”。新分子將阻止這些蛋白質之間的相互作用,使它們不會結合在一起,因此,我們可以減少2型糖尿病患者發生阿爾茨海默病和帕金森氏症的可能性。
米勒教授利用他們對這些腦疾病的詳細分子知識,設計出可以打破這三種疾病之間聯係的分子。然而,這仍然處於藥物設計的早期階段,可能需要幾種新藥,來切斷2型糖尿病和阿爾茨海默病以及帕金森氏症之間的聯係。
她說:“我們正在研究的抑製劑不是單一的分子,而是分子的混合物”。這是非常具有挑戰性的,但我們很高興,因為這些工作為了解這些疾病的聯係奠定了良好的基礎。