雖然阿爾茨海默病的病因仍然是個謎，但基因研究現在提供了關於疾病如何發展的線索。 我們知道罕見的基因突變可以導致早發性阿爾茨海默病，但遺傳和環境因素都與更常見的晚髮型疾病有關。 通過收集有關成千上萬人遺傳構成的信息，我們小組的科學家和其他人幾乎已經確定了 30基因變體 這種疾病更常見。
許多這些“風險基因”在大腦中的功能尚不清楚，但它們似乎通過生物功能聚類，使我們更深入地了解阿爾茨海默氏症所涉及的機制。 從這些遺傳發現中涉及阿爾茨海默氏症的生物學功能之一是將物質轉運到細胞中，稱為 內吞作用。 當材料不能被動地穿過細胞膜時，就會發生這種情況，細胞向內發芽，以便在一個充滿液體的小囊中捕獲貨物。
我們的研究小組正在調查這些內吞基因在大腦中的作用。 使用培養皿中培養的細胞，我們可以操縱它們表達的蛋白質，並測量細胞對材料攝取的變化。 這有助於我們了解當這些基因在阿爾茨海默氏症中受損時會發生什麼。
內吞作用是一種普遍重要的細胞功能，所有細胞都需要進食和飲水。 它還負責許多其他重要任務，包括溝通，運輸和清理廢物，如β-澱粉樣蛋白。 這是一種在健康大腦中產生的蛋白質，通常被分解並消除。 然而，在阿爾茨海默病中，人們認為β-澱粉樣蛋白產生的不平衡及其從大腦中的去除導致 積累 並形成粘性團塊，稱為斑塊，對神經元有毒。
腦子管家
清除β-澱粉樣蛋白是由小膠質細胞（大腦的免疫細胞）進行的功能之一。 當入侵者進入大腦時，他們是第一個響應者。 他們利用內吞能力吞噬和破壞廢物和傳染因子。 在阿爾茨海默氏症中，這種功能是關鍵，因為它們消耗β-澱粉樣蛋白，通過其內部廢物處理系統將其分解。
β-澱粉樣蛋白也可以通過整個人腦的650km血管去除。 血管內皮細胞在血液和大腦之間形成緊密屏障。 這可以阻止有毒物質，但允許營養物質進入並使廢物逃逸。 β-澱粉樣蛋白通過一種特殊形式的內吞作用從腦中去除，內吞作用涉及它與內皮細胞表面的受體結合，如鎖和鑰匙。 這觸發了它的內化，它被攜帶穿過細胞並沉積在血液中， 防止大腦積聚.
β-澱粉樣蛋白如何首先到達那裡？
β-澱粉樣蛋白的確切功能尚不清楚，但它很可能在正常的大腦生理學中發揮作用，只有在過量存在時才成為問題。 它是由大腦中細胞表面發現的澱粉樣蛋白前體蛋白（APP）的分解產生的。
APP可以分解 兩種不同的方式，其中只有一種產生β-澱粉樣蛋白。 負責該途徑的酶存在於細胞內，因此APP必須經歷內吞作用才能分解成β-澱粉樣蛋白片段。
我們的部分研究涉及測量APP分解後細胞產生的β-澱粉樣蛋白和其他片段的數量。 比較健康細胞和阿爾茨海默氏症風險基因被操縱的細胞，可以讓我們了解這些基因在β-澱粉樣蛋白生成中的作用。 在這裡，內吞作用再次成為阿爾茨海默病潛在發展的重要參與者。
這僅說明了內吞作用對於大腦健康如何重要的三個例子，以及這些中的任何一個錯誤如何成為阿爾茨海默氏症發展的促成因素。 實際上，許多其他生物過程都與遺傳研究有關，這些過程不太可能相互排斥。 隨著生活方式和環境風險因素的增加，阿爾茨海默氏症非常複雜。 儘管如此，通過了解所涉及的各種機制，我們可以開始確定潛在的治療目標。 就像拼圖遊戲一樣，我們將遺傳信息用作角落，以便更清晰地了解疾病的整體情況。
關於作者
Anna Burt，博士研究員， 加的夫大學
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