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每年約有6萬(wàn)美國(guó)人被醫(yī)生診斷患有帕金森氏癥，這是一種無(wú)法治愈的神經(jīng)退行性疾病，年齡是其*風(fēng)險(xiǎn)因素。據(jù)估計(jì)，有7百萬(wàn)到1千萬(wàn)帕金森氏癥患者。隨著美國(guó)與人口的老齡化，我們?cè)絹?lái)越迫切需要了解帕金森氏癥的起因。
目前，研究人員知道帕金森氏癥會(huì)造成大腦中若干限定區(qū)域中的細(xì)胞死亡，這些區(qū)域中就包括位于中腦（midbrain）的大腦黑質(zhì)(SNc)，大腦黑質(zhì)是存有大量多巴胺神經(jīng)元的兩大細(xì)胞集群之一。這些細(xì)胞釋放多巴胺，并參與各種功能，包括獎(jiǎng)賞過(guò)程（reward processing）與隨意運(yùn)動(dòng)（voluntary movement）。它們的死亡會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)控制和平衡出現(xiàn)問(wèn)題，而這正是帕金森癥的核心癥狀。
新的研究表明，這些帕金森癥風(fēng)險(xiǎn)zui大的腦細(xì)胞，由于他們擁有高度支化結(jié)構(gòu)，因而需要極多的能量來(lái)完成自己的任務(wù)。就像一輛發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱的大型汽車(chē)一樣，這些神經(jīng)元容易疲勞和過(guò)早死亡。這一發(fā)現(xiàn)是從黑質(zhì)多巴胺神經(jīng)元與在附近腹側(cè)被蓋區(qū)（VTA）還有中腦的相似神經(jīng)元進(jìn)行能量利用的比較而得到的。這項(xiàng)研究發(fā)表在了8月27日的《當(dāng)代生物學(xué)》（Current Biology）期刊上，本文的*作者、蒙特利爾大學(xué)的神經(jīng)學(xué)家Louis-Eric Trudeau說(shuō)到：“我們?cè)噲D理解為什么帕金森氏癥患者的黑質(zhì)多巴胺神經(jīng)元會(huì)死亡，而那么多其他的腦細(xì)胞一點(diǎn)問(wèn)題都沒(méi)有。"
盡管在大腦中的位置幾乎挨著，但SNc上的神經(jīng)元比VTA上的神經(jīng)元消耗更大的能量，并且它們細(xì)胞中制造能量的線粒體持續(xù)以zui大負(fù)荷工作。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的調(diào)查，研究人員發(fā)現(xiàn)，這些高耗能細(xì)胞對(duì)能量的大量需求來(lái)源于這樣一個(gè)事實(shí)：它們的大小約是旁邊VTA細(xì)胞的兩倍。SNc神經(jīng)元也擁有更多的軸突延伸。就像一棵分叉很多的樹(shù)，神經(jīng)元個(gè)頭越大，自身生存與執(zhí)行功能需要的能量也越多。
當(dāng)實(shí)驗(yàn)者通過(guò)加入腦信號(hào)蛋白減少軸突分支，這是一種軸突導(dǎo)向蛋白，會(huì)抑制神經(jīng)生長(zhǎng)，降低這些神經(jīng)元中線粒體的活性，減少細(xì)胞的能量消耗及其易損性。不幸的是，這樣的做法會(huì)危及活著的神經(jīng)元，特別是在老化的大腦中，它們需要增加分支去接管并補(bǔ)充多巴胺的儲(chǔ)存。
之前就提出過(guò)這樣的假設(shè)，即廣泛的突觸分支是導(dǎo)致多巴胺神經(jīng)元易損性與帕金森氏癥的原因。但這是*次將這樣的觀點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，至少是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。沒(méi)有參與這項(xiàng)研究的拉瓦勒大學(xué)研究神經(jīng)退行性疾病教授André Parent說(shuō)道：這一發(fā)現(xiàn)是否同樣適用于活體動(dòng)物還有待觀察。
我們所有人隨著年齡的增長(zhǎng)都會(huì)失去多巴胺神經(jīng)元。這對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)并不是問(wèn)題，因?yàn)樯窠?jīng)元死亡后，其它存活的神經(jīng)元會(huì)接管它們的工作。然而，對(duì)于一些人，失去的神經(jīng)元達(dá)到一個(gè)“臨界閾值"時(shí)，剩余的細(xì)胞就無(wú)法進(jìn)行補(bǔ)償了。Trudeau說(shuō)道，“帕金森癥是多因素積累效應(yīng)性疾病?；忌显摷膊⌒枰核ダ线^(guò)程與突變或者接觸環(huán)境毒素。也許我們所有人都有神經(jīng)元隨著年齡的增長(zhǎng)面臨zui終死亡的風(fēng)險(xiǎn)，但是我們沒(méi)有第二個(gè)因素作用來(lái)增加這些細(xì)胞的壓力從而導(dǎo)致疾病發(fā)展。"在黑質(zhì)中，大的多巴胺細(xì)胞需要額外的能量來(lái)運(yùn)行，并且這種長(zhǎng)期過(guò)高的壓力使它們更容易產(chǎn)生基因突變、受到環(huán)境影響與衰老。這些都可能是為什么他們是*個(gè)死亡的原因。
Trudeau和他的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正期待著利用這一發(fā)現(xiàn)的結(jié)果來(lái)改善帕金森病的嚙齒類(lèi)動(dòng)物模型，以便他們能夠更好地模仿靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物大腦中發(fā)生的事情。因?yàn)樗鼈兊拇竽X更大一些，多巴胺神經(jīng)元有更寬廣的覆蓋面，這可能需要它們做出更多的連接與花費(fèi)更大的精力。目前，科學(xué)家們甚至不能確定大鼠或小鼠是否會(huì)患上帕金森氏癥，這可能是因?yàn)樗麄兊募?xì)胞太小。未來(lái)的研究將有希望揭示大腦中究竟多大的細(xì)胞會(huì)對(duì)帕金森氏癥產(chǎn)生作用。