约翰霍普金斯发现微小脑内“纳米管”，或与阿尔茨海默病扩散有关

这项研究使用了基因修饰小鼠和先进成像工具，由美国国立卫生研究院资助，成果于10月2日发表在《科学》杂志上。研究团队表示，该发现有助于深入理解阿尔茨海默病及其他神经退行性疾病的发展机制，为新疗法提供潜在途径。

在研究中，科学家观察到一种被称为纳米管的微小管状结构，其主要作用是帮助神经元排出β淀粉样蛋白等有毒小分子。β淀粉样蛋白会聚集形成粘性斑块，这是阿尔茨海默病的典型特征之一。

该研究的通讯作者、约翰斯·霍普金斯大学医学院神经科学副教授Hyungbae Kwon解释：“细胞需要清除有毒分子，通过生成纳米管，它们可以将这些有毒分子传递给邻近细胞。但不幸的是，这也会导致有害蛋白扩散到大脑其他区域。”

借助高倍显微镜和活细胞成像技术，研究团队观察到神经元的树突（连接脑细胞的分支突起）之间形成了细长的延伸结构——他们称之为“树突纳米管”，这些结构似乎能将有害分子从一个神经元传递到另一个神经元。

Kwon指出：“树突纳米管这种细长的柱状结构有助于神经元间快速传递信息，它们可以运输钙、离子或有毒分子，非常适合向远处的细胞传递信息。”

对这一过程的计算机模拟重现了β淀粉样蛋白积累的早期阶段（即“早期淀粉样变性”），并揭示了研究人员所说的“纳米管连接层”，这为脑细胞间的相互作用增添了新维度。

Kwon表示，这些见解有助于科学家改进阿尔茨海默病及类似疾病的治疗方法。

为探究这一现象，研究人员从健康小鼠身上采集了少量脑组织样本，并用高分辨率显微镜进行观察，得以清晰地看到纳米管的细节，并追踪它们如何在神经元间运输物质。随后，他们将这些样本与经过基因改造、会出现类似阿尔茨海默病β淀粉样蛋白积累的小鼠脑组织进行了对比。

研究人员发现，3个月大（此时小鼠尚无症状）的阿尔茨海默病模型小鼠脑中的纳米管数量比同龄正常小鼠多。到6个月大时，正常小鼠和阿尔茨海默病模型小鼠脑中的纳米管数量开始趋于一致。

此外，科学家通过公开电子显微镜数据库获取了人类神经元样本（已获得使用许可），发现人类神经元间也形成了形态相似的纳米管，其形成方式与实验室小鼠中的情况一致。

Kwon称，未来实验将重点研究大脑中除神经元外的其他细胞类型是否存在更大规模的纳米管网络。最终，他计划设计实验来人工构建纳米管，以观察其对细胞状态的影响。

Kwon认为，掌握这些知识后，未来或许可以通过调节纳米管的生成（增加或减少）来保护大脑。“基于这项研究设计潜在疗法时，我们可以根据疾病阶段，靶向调控纳米管的生成——要么促进要么抑制其形成。”

该研究的资金来自美国国立卫生研究院（项目编号：DP1MH119428和R01NS138176）。参与研究的其他人员包括约翰斯·霍普金斯大学的Minhyeok Chang、Sarah Krüssel、Juhyun Kim、Daniel Lee、Alec Merodio、Jaeyoung Kwon，以及日本东京大学的Laxmi Kumar Parajuli和Shigeo Okabe。