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研究显示帕金森病涉及嗅觉系统的退化

Lewy体和Lewy神经突充满错误折叠的α-突触核蛋白,并且是帕金森病中脑组织的标志性病理学。嗅球细胞的细胞核用蓝色荧光染料显现。异常的α-突触核蛋白通过用特异性抗体染色以红色荧光显现。 ©Max Planck神经遗传学研究单位

来自Max Planck Institute的新发表的研究比较了患有和不患有帕金森氏病的个体的嗅球,表明帕金森病患者的嗅球中功能单位的总体积仅为正常个体的一半。 / EM>

帕金森病的第一个症状往往是嗅觉受损。这种神经退行性疾病主要引起参与运动控制的大脑区域中对神经细胞的不可修复的损伤。它如何影响嗅觉系统尚不清楚。法兰克福马克斯普朗克神经基础研究部门和新西兰奥克兰大学的研究人员现在已经开展了一项研究,比较有和无帕金森病个体的嗅球。研究人员发现,功能单位在嗅球中所占的总体积 - 所谓的肾小球 - 在帕金森病例中仅为正常人的一半。此外,帕金森病例中嗅球内肾小球的分布发生改变。

十名帕金森病患者中有九名在疾病的早期阶段患有嗅觉缺陷 - 通常在出现疾病特征性运动症状之前的几年。运动症状是由大脑黑质区域中负责控制运动的神经细胞的损失引起的。导致这种细胞死亡的原因尚未完全阐明,但Lewy小体似乎扮演了一个关键角色。这些内含物在细胞内含有错折叠的α-突触核蛋白蛋白缺陷型。路易体在出现在黑质中之前在嗅球中被发现。

所谓的帕金森病嗅觉向量假说提出,环境因素如病毒,重金属或杀虫剂是风险因素,甚至是病症的原因。除了嗅觉系统之外,没有其他感觉系统与外部环境如吸入的空气紧密接触。该假设假定致病因子从鼻腔引入嗅球,帕金森氏病触发并逐渐通过脑部的其他部分传播。

需要完整的组织样本

人类嗅球仍然研究不足。对这种大脑结构的研究关键取决于从脑供体获得原始样本,这些样本通常是在死后采集的。新西兰奥克兰新西兰道格拉斯人脑库的神经基金会与患有神经退行性疾病的患者家属密切合作,以确保从患病和未患病的病例中道德和有效收集死后脑样本。在大脑下面的嗅球不稳定的位置以及将它连接到嗅黏膜的许多轴突意味着在收集样品时必须特别努力保护嗅球的形态。

新西兰的研究人员能够收集适合深入定量研究的嗅球。在一个跨越全球的项目中,研究人员通过化学方法处理死后的嗅球,在整个长度上切下10微米的薄片,并用荧光标记的抗体染色切片。然后在法兰克福扫描标记的部分,并且以3D重建图像,以允许定量全嗅球分析。

人体嗅球中肾小球的背侧观。单个肾小球以五彩纸屑般的颜色呈现。 ©Max Planck神经遗传学研究单位

新的量化参数

由于人类嗅球的肾小球难以清晰计数,研究人员提出了一个新的量化参数:全球肾小球体素量。这个数量是所有肾小球体积的总和。这些是通过使嗅觉神经元的轴突与嗅球神经元形成突触而形成的。在确定了这个新参数之后,研究人员比较了正常人和帕金森病患者的嗅球之间的值,发现它减少了一半以上。帕金森病患者肾小球较少或较少,或者是由于这两种效应的结合导致的下降是否有待观察,仍有待观察。

另外,肾小球的分布发生了改变。正常病例的嗅球在嗅球的下半部分有70%的肾小球成分,但帕金森病病例的嗅球在下半部分只有44%。 “嗅球底部半球中靠近嗅黏膜的肾小球成分的优势缺陷与帕金森病的嗅觉载体假说相一致”,最大主任Peter Mombaerts博士普朗克神经遗传学研究单位。科学家还发现,具有聚集的α突触核蛋白的路易体的数量越多,嗅球的肾小球组分越小。 “这种关系可能表明路易体是肾小球体积减少的原因,”该论文的第一作者Bolek Zapiec博士解释道。

现在的问题是嗅球中的哪种类型的神经元首先或者最重要地在帕金森病中受到影响。接下来,研究人员想要确定嗅球中最脆弱的神经元。

出版物:Bolek Zapiec等人,“通过全嗅球重建揭示的帕金森氏病中的腹侧肾小球缺陷”,Brain,awx208,2017; DOI:10.1093 /脑/ awx208

来源:马克斯普朗克研究所

 
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