当存储在大脑中的糖分——糖原——损害神经细胞时,GLP-1 类药物是否能够提供新的治疗思路?来自美国加州的研究团队发现,神经细胞内的糖原可能促进 Tau 蛋白聚集,而 Tau 蛋白聚集是阿尔茨海默病(Alzheimer)和额颞叶痴呆(FTD)等神经退行性疾病的核心病理过程。研究负责人 Pankaj Kapahi 博士指出:“糖原不仅仅储存在大脑,它还参与了疾病的发生。”
Tau 蛋白与神经退行性疾病
Tau 蛋白通常负责稳定神经细胞的结构,通过支持细胞骨架维持神经元的形态和功能。然而在 Tau 蛋白病(Tauopathies)中,Tau 蛋白发生病理性改变,异常聚集形成有害沉积物,从而破坏神经细胞结构与功能,引发认知下降和神经退行性疾病。
大脑中的糖原作用
糖原在体内主要作为肝脏和肌肉的能量储备,而在大脑中主要存在于星形胶质细胞(Astrocytes)中。这类胶质细胞为神经元提供营养并调节脑内环境。此前,神经元内糖原的作用几乎未被关注。最新研究显示,在 Tau 蛋白疾病模型中,神经元异常积累大量糖原,这些糖原直接与 Tau 蛋白结合,促进其有害聚集,同时阻碍其降解,形成恶性循环。
糖原与 Tau 蛋白的相互作用
在果蝇(Drosophila melanogaster)及人类诱导多能干细胞分化的神经元模型中,研究者发现糖原与 Tau 蛋白显著共聚集。影像学和生化分析表明,糖原不仅与 Tau 直接结合,还抑制其降解,加剧细胞功能障碍。
研究团队进一步发现,糖原降解不足会削弱细胞的应激反应。通过激活糖原磷酸化酶(Glycogen Phosphorylase, GlyP),糖原可以进入戊糖磷酸途径(Pentose Phosphate Pathway),增强对有害氧化物的解毒能力。研究显示,增强 GlyP 活性可提高神经元应对氧化应激的能力,减少损伤,并在 Tau 蛋白疾病模型的果蝇中延长寿命。
饮食与药物干预的潜力
研究还表明,限制热量摄入能够自然促进糖原降解,并减轻 Tau 蛋白相关症状。在动物模型中,类似效果可通过药物 8-Br-cAMP 实现。该物质模拟体内信号分子,激活相关信号通路,增强糖原降解。
Kapahi 博士指出:“这项研究可能解释了为什么 GLP-1 类药物——目前主要用于减重——在治疗痴呆方面显示出潜力。它们可能通过模拟热量限制的作用机制,改善神经细胞功能。”在患者来源的人类神经元模型中,也观察到了类似效果,提示 GLP-1 类药物对额颞叶痴呆的治疗前景。
研究信息
该研究题为《Neuronal glycogen breakdown mitigates tauopathy via pentose-phosphate-pathway-mediated oxidative stress reduction》,由加州 Novato 的 Buck 老龄研究所(Buck Institute for Research on Aging)完成,近期发表于《Nature Metabolism》。