康奈尔大学(Cornell University)的一组研究人员在果蝇身上取得了一项发现,这项发现或将改变我们对人类阿尔茨海默病和帕金森病等脑部疾病的理解。
康奈尔大学
5月12日
科学家们发现,Eato,一种果蝇蛋白(其在哺乳动物中的对应物已知可以帮助脑细胞清除有害脂肪)实际上肩负着更重要的使命。它不仅保护神经元(脑细胞)免遭破坏,还能提高其他细胞(称为吞噬细胞)清理受损神经元的效率。研究人员使用了果蝇,这种果蝇通常用于实验,因为它们有许多与人类相同的基本生物过程。
博士生 Xinchen Chen 与农业与生命科学学院、康奈尔大学威尔细胞与分子生物学研究所(Weill Institute for Cell and Molecular Biology)的分子生物学和遗传学副教授韩春合作,发现当神经元中缺少 Eato 时,这些神经元会死亡,但不会自行死亡。相反,吞噬细胞被用来杀死并吞噬神经元。
这项研究可能为阿尔茨海默病等神经退行性疾病的治疗策略提供新的建议,该研究由美国国立卫生研究院和康奈尔大学的多研究员种子基金资助。该研究近日发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上。
研究于2025年5月12日发表在《Science Advances》(最新影响因子:11.7)杂志上
研究人员发现,当脑细胞受到压力或开始死亡时,其表面会出现一种特殊的“eat-me”信号,这种信号以名为磷脂酰丝氨酸 (PS) 的脂肪分子的形式出现,它会翻转到细胞外部。这种 PS 信号就像一面旗帜,告诉吞噬细胞“这个神经元可以被清理和吞噬”,并帮助吞噬细胞避免错误识别破坏目标。
通常情况下,当细胞仍然健康时,Eato 会帮助隐藏这面旗帜。但如果没有 Eato,PS 就会过早出现(即使神经元实际上没有受损)导致吞噬细胞破坏完好的脑细胞。这为阻止阿尔茨海默病和帕金森病等疾病的神经退行性变提供了潜在的治疗途径。
Eato 是 ABCA 转运蛋白家族的成员,该家族由对维持细胞内脂质稳态至关重要的膜蛋白组成。韩春表示,已知两种人类 ABCA 转运蛋白(ABCA1 和 ABCA7)与阿尔茨海默病有关。还有一些与其他类型的神经退行性疾病有关。
表型分为三类:无退行性变[(M)和(M′)]、en+结构域退行性变受阻[(N)和(N′)]以及en+结构域退行性变[(O)和(O′)]
阿尔茨海默病是失智症最常见的病因,也是 65 岁以上成年人第五大死亡原因,并且随着人口老龄化而变得越来越普遍。 2020 年,阿尔茨海默病的治疗费用约为 3,050 亿美元,未来这一数字可能超过 1 万亿美元。
迈克尔·J·福克斯基金会的一项研究发现,帕金森病每年给个人、家庭和美国政府造成的总成本高达 519 亿美元,其中 254 亿美元为直接医疗费用(例如住院治疗、药物治疗),265 亿美元为非医疗费用,例如误工费、工资损失、提前退休和家庭照护时间损失。
“自 2018 年建立了一个系统来观察果蝇神经元中 PS 暴露情况以来,我们一直在研究吞噬细胞如何吞噬神经元,”韩春说道,“从那时起,我们一直在研究 PS 在神经元中的调控机制,以及暴露在神经元表面的 PS 如何被吞噬细胞识别,ABCA 脂质转运蛋白是调节 PS 暴露的良好候选蛋白,因此我们对其进行了研究,并发现了 Eato。”
Bei Wang, 韩春 和 Nicolas Vergara Ruiz
然而,这些发现并非预期。研究小组发现,如果从神经元和吞噬细胞中同时去除 Eato,损伤就会减轻,这表明 Eato 具有双重作用,它既能保护神经元,又能帮助吞噬细胞检测神经元上暴露的 PS。
“Eato 在抑制磷脂酰丝氨酸(PS)暴露方面的双重作用完全出乎意料,并且根据之前对其他 ABCA 转运蛋白的研究结果,我们无法预测到它的作用,”韩春说道,“Eato 在神经元和神经胶质细胞中的作用似乎不同,尽管它在这两种细胞类型中都能抑制 PS 暴露。”
韩春和他的团队相信,这些发现最终可能通过阻止健康神经元被错误地移除,从而为治疗阿尔茨海默病等疾病开辟新的途径。事实上,他们甚至发现,去除 Eato 缺乏的神经元上暴露的 PS 可以防止神经元退化。
“我们发现的 Eato 机制非常新颖,它们暗示了可能导致这些神经退行性疾病的途径,”韩春说道,“目前的研究重点是基础机制,但我可以想象,针对表面 PS 暴露或胶质细胞感知神经元 PS 暴露的能力的治疗,可能有助于预防神经退行性疾病的进展。”
通过了解像 Eato 这样的蛋白质是如何工作的,威尔研究所的科学家们希望找到减缓甚至预防现代医学中一些最顽固、最恶毒的疾病的方法。目前,这项研究离解开大脑的一些最大谜团又近了一步。
创立于1865年的康奈尔大学
参考文献
Source:Cornell University
Molecular double agent: Protein “Eato” plays surprising role in protecting the brain
Reference:
Xinchen Chen et al. ,Phagocytosis-driven neurodegeneration through opposing roles of an ABC transporter in neurons and phagocytes.Sci. Adv.11,eadr5448(2025).DOI:10.1126/sciadv.adr5448
原文标题 : 分子双重作用:蛋白质“Eato”在保护大脑方面发挥着惊人的作用