PNAS解读!硫化氢或能有效抵御机体患阿尔兹海默病!

发布时间:2021-01-20 10:22:32
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近日,一篇刊登在国际杂志Proceedings of the National Academy of Sciences上题为“Hydrogen sulfide is neuroprotective in Alzheimer's disease by sulfhydrating GSK3β and inhibiting Tau hyperphosphorylation”的研究报告中,来自英国埃克塞特大学等机构的科学家们通过研究发现,硫化氢(hydrogen sulfide)或能帮助有效预防阿尔兹海默病的发生。


图片来源:public domain

硫化氢的典型特征是有毒、具有腐蚀性且散发着臭鸡蛋的气味,其“臭名”可能很快就会得到改善了,在对小鼠进行研究后,研究人员发现,硫化氢的恶臭气味或有助于保护机体大脑细胞,从而使个体免于阿尔兹海默病的发生,这种生化反应的发现或有望帮助研究人员开发新型药物来抵御神经变性疾病的发生。

研究者Bindu Paul说道,我们的最新研究结果利用硫化氢和细胞内的其它气体分子,将机体衰老、神经退化好细胞信号牢牢联系在了一起;正常情况下人体会产生少量的硫化氢来帮助调节机体中从细胞代谢到扩张血管等多种全身性功能,气体是主要的细胞信使分子,其对于大脑健康尤为重要,然而,与传统神经递质不同的是,气体并不会在囊泡中进行储存,其会通过不同的机制快速促进细胞的信号传递来发挥作用。以硫化氢为例,其需要通过一种化学硫化的作用来修饰靶向蛋白质,从而调节其活性。

此前研究中,研究人员利用一种新方法揭示,大脑中硫水合(sulfhydration)的水平会随着年龄增长而下降,这种趋势在阿尔兹海默病患者大脑中会被放大;文章中,研究人员使用了相同的方法证实了在阿尔兹海默病患者的大脑中硫水合作用的水平确实会下降。当前研究中,研究人员通过对遗传工程化修饰模拟人类阿尔兹海默病的小鼠模型进行研究,他们给小鼠注射了名为NaGYY的携带硫化氢的化合物,这种化合物能够缓慢释放“乘客”硫化氢分子,同时能在机体中“旅行”;随后研究人员在为期12周时间里检测了小鼠记忆和运动功能的改变情况。对小鼠的行为研究结果表明,相比没有注射化合物NaGYY的小鼠而言,硫化氢能够改善50%接受注射的小鼠机体的认知和运动功能,接受注射的小鼠同时还能更好地记住平台出口的位置,并且要比未接受注射的小鼠(模拟阿尔兹海默病)更加活跃一些。

研究者Matt Whiteman教授表示,截至目前为止,研究人员缺乏药理学的工具来模拟机体如何缓慢地在细胞内制造微量的硫化氢气体;这项研究中研究人员使用的化合物就是这样做的,研究者发现,其能纠正大脑中硫化氢的水平,从而成功逆转阿尔兹海默病的某些方面。相关研究结果表明,通过引入硫化氢或有望逆转阿尔兹海默病患者的行为结局,但研究人员希望能够通过研究揭示大脑如何对气体分子产生化学反应。一系列生化实验结果揭示了一种名为GSK3β(糖原合成酶β)的常见酶类或会发生改变,在健康水平硫化氢存在的情况下,GSK3β通常能作为一种信号分子,将化学标志物添加到其它蛋白上并改变其功能,然而研究人员观察到,在没有硫化氢的情况下,GSK3β会被大脑中另外一种名为Tau蛋白过度吸引。

当GSK3β与Tau蛋白相互作用的话,Tau就会转变成另外一种形式,在神经细胞内形成缠结并聚集,随着Tau不断积累,缠结的蛋白质就会阻断神经细胞之间的交流,从而最终促进神经细胞死亡,最终就会导致机体认知功能、记忆和运动功能的退化及最终的丧失,而这往往是阿尔兹海默病的主要特征。

最后研究者Daniel Giovinazzo表示,理解这一系列事件发生的机制对于设计能够阻断诸如天然硫化氢那样的相互作用非常重要;下一步研究人员计划通过联合研究来阐明硫基基团如何与GSK3β以及参与其他细胞和器官系统阿尔兹海默病病理学改变的蛋白发生相互作用,同时研究人员还计划分析这种新型的硫化氢递送分子是否能作为下一步研究的重点。

来源:生物谷