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与学习和记忆相关的神经元结构在对新分子的反应中萌芽

候选药物保护神经元免受阿尔茨海默病相关物质的损害

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  • 苏珊布朗

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图:神经元分支上的小刺是树突棘,它们形成了突触的接收端

神经元分支上的小刺是树突棘,它们形成了突触的接收端。与未处理的正常神经元相比,用一种新型化合物处理的细胞能多长出20%到25%的刺。图片来源:Jessica Cifelli

加州大学圣地亚哥分校的化学家设计了一组分子,可以促进与记忆形成和保持相关的神经元的微观解剖变化。这些候选药物还可以防止β淀粉样蛋白存在时相同神经元结构的恶化,β淀粉样蛋白是阿尔茨海默病患者大脑中积累的一种蛋白质片段。

该研究观察了候选药物对被称为树突棘的微小刺状结构密度的影响,这种结构沿着神经元的分支过程竖起,并接收传入的信号。

“许多神经退行性和神经发育障碍的学习和记忆问题,如阿尔茨海默氏症和某些形式的自闭症或智力迟钝,都涉及到树突棘的丢失或调节不当,”领导这项工作的化学和生物化学教授杰瑞·杨(Jerry Yang)说。“我们开发的化合物可能为患有记忆问题的人提供补偿,或者理想情况下保留神经元通信的可能性。”

当研究人员用新化合物处理大脑中对形成和恢复记忆至关重要的部分的神经元时,他们发现树突棘的密度增加了。研究小组在即将出版的《生物化学杂志》上报告说,新化合物还防止了在β淀粉样蛋白存在时发生的这些棘的损失,β淀粉样蛋白是在阿尔茨海默病患者的大脑中形成淀粉样斑块的物质

候选药物的浓度越大,在团队测试的剂量范围内,脊柱的密度就越大。这种效果也是可逆的:一旦化合物被冲走,刺就会在24小时内消退。

杨的研究小组也开发了这些化合物的早期版本,改善了正常小鼠和阿尔茨海默病小鼠模型的记忆和学习能力,但毒性太大,不能作为候选药物。

Jessica Cifelli, Yang团队的一名研究生,想出了一种方法,保留了他们认为促进树突棘生长的部分分子,但改变了赋予毒性的化学特征。这些新型化合物被称为苯并噻唑两亲化合物,是研究树突棘与认知行为之间关系的新工具。

我们从之前的大量研究中了解到,神经元的脊柱密度随着时间的推移而变化,密度的增加与记忆力和学习能力的改善有关。作为潜在的药物,苯并噻唑两亲体可能有助于对抗神经退行性疾病中的脊柱损失,或可能用于一般认知增强。

合著者包括Lara Dozier, Tim Chung和Gentry Patrick。加州大学圣地亚哥分校的谢利-马科斯阿尔茨海默病研究中心由国家老龄化研究所资助,部分支持了这项研究。

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