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几乎每个人身边或远或近都有一个患有老年痴呆症的老人,这种疾病带给人们巨大的困扰,引发人们对于衰老这件事的深切恐惧。这种疾病究竟是怎么发生?有没有治疗和逆转的可能?带着这些问题,几位以色列的科学家用30年的时间,带领我们看到一些解决方案和希望。
图片来自网络,与本文内容无关
年,海湾战争结束后,人们发现参与过海湾战争的多国部队士兵,很多都出现了慢性疲劳,睡眠障碍和认知能力下降的问题。
医生们怀疑,可能是士兵们服用过的一种免受化学武器伤害的药物进入了大脑引发了这些问题。
但是这个推理面临一个巨大的障碍,那就是“血脑屏障”。
大脑是人体最精妙的器官,容不得半点差错,因此大脑里的血管和身体其他地方的不同,变成了加强版的过滤器,只允许氧气、葡萄糖之类大脑必需的分子通过,其他的分子纷纷阻挡在门外,包括细菌、病*、药物等等。血脑屏障就像是一道坚固的防火墙,保护人类大脑免受不明物体伤害。
所以,照理说,士兵们服用的这些药物是不应该会进入大脑的。
那有没有可能是战争带来的巨大身心压力导致士兵大脑的脑血屏障出现漏洞,所以才使得药物进入大脑造成损伤?
当时在以色列国防部担任部队医生的F先生和他的合作伙伴,想到了这样一种可能性,并在小鼠身上开展了研究。
他们的实验方法也容易理解,逼迫小鼠游泳承受压力,然后在小鼠静脉中注入蓝色染料,最后对小鼠大脑进行解剖,如果大脑中有蓝色染料就说明血脑屏障出现了漏洞。
F先生开始低估了小鼠的压力承受范围,直到小鼠在稍微凉一些的水中被迫两次游泳之后,他们终于在小鼠大脑中发现了蓝色部分,从而证明了压力确实会导致脑血屏障产生漏洞。
这项研究分别发表在年和年,从那之后,F先生和他的合作伙伴就踏上了研究蓝色大脑的旅程。在发现海湾战争综合征形成机制后,他们希望探索的第二个问题是,其他常见的脑部疾病,例如阿尔茨海默病、痴呆症、癫痫等是否与血脑屏障的漏洞有关。他们在研究中确实发现了这些患者的大脑存在脑血屏障损伤,但是却不知道它是原因还是结果,于是年他们开始在德国的一家实验室开始新的研究,希望在血脑屏障出现漏洞后马上观察大脑的功能,确定其中的因果关系。
他们使用一种化学物质让小鼠大脑形成脑血屏障漏洞,然后解剖小鼠大脑并进行切片,将切片放入营养液中保持活性状态,然后记录细胞之间相互联系的电信号。
结果发现血脑屏障漏洞出现后,小鼠大脑中的神经元并没有立刻发生混乱,大约一周以后才重新建立网络连接,此时一个小的信号刺激就能够引起一场电信号风暴,就像是在阿尔茨海默病与癫痫患者大脑中观察的那样。
研究证明了血脑屏障漏洞确实是原因,血脑屏障漏洞出现后,血液中的某些本不应该进入大脑的物质进入大脑内部引起了这些疾病。接着他们面临着第三个待解的谜题,究竟是什么物质进入大脑?进入大脑后又如何引起了这些脑部疾病?
经过一项长达数年的联合远程实验,F先生和合作伙伴终于发现了罪魁祸首,它是血液中一个非常常见的成分:白蛋白。
(此处雨妈好奇,这个白蛋白和新冠疫情爆发初期人们高价买来救命的那种药物是同一种物质吗?)
白蛋白进入大脑后,会与大脑中某种细胞上的一个信息接收器结合,从而激发炎症反应。炎症反应本来是大脑的一项保护措施,通过破坏功能异常的细胞来限制损失,但是白蛋白持续渗入导致过度刺激,从而释放过量的化学物质并造成损伤。
到这里,科学家们终于弄清楚了这类脑部疾病产生的机制:压力或者年龄增长造成血脑屏障出现漏洞——血液中的白蛋白通过漏洞进入大脑——白蛋白与大脑中某细胞的信息接收器结合——细胞受到刺激持续释放释放化学物质引发炎症反应——大脑细胞受到损伤引发功能退化。
接下来,F先生和团队又面临着第四个谜题,也是最为关键的一个:脑损伤可以逆转吗?
弄清楚了大脑损伤的过程,也为逆转脑损伤提供了多条解决思路:补上脑血屏障中的这些漏洞;使用药物阻止白蛋白与特定脑细胞信息接收器的结合;进行基因改造敲除这类脑细胞中特定的信息接收器。
F先生等人在小鼠身上进行了基因改造实验,结果令人鼓舞,但是在人类身上敲除一个具有正常功能的基因现在仍然不太可行,因此他们把目标放在了第二个方案上,使用药物降低这种细胞信息接收器的活性,从而阻断白蛋白与其结合激发的炎症反应。在小鼠身上的实验结果令人惊喜,因为普遍观点认为大脑损失是不可逆转的,但是小鼠实验证明阻断了炎症反应后,大脑仍然具有从损伤中恢复的能力。实验结果发表在年的医学期刊上。目前F先生也与伙伴成立了一家公司,致力于这种药品的研发。
随着人类寿命的延长和老龄化社会的到来,神经退行性疾病成了人类面临的一个巨大的难题。人们曾经对这类疾病束手无策,但是F先生等人的科学发现,让人们看到了更多的解题方案,看到了治疗甚至逆转这些脑部疾病的可能性。
以上主体内容由雨妈改编自《环球科学》杂志年06期,原标题为《逆转衰老:修补大脑漏洞》,感兴趣的小伙伴可以在杂志上阅读原文了解更多信息。
雨妈说
这个故事有点长,但是雨妈舍不得放弃其中的一些科学实验方法的细节。因为它帮助我们看到科学家们发现问题、提出假设、设计实验方案、验证结论的整个科学研究过程。从这个故事中,我们也能看到,一个重大的、能够造福人类的科学发现,是怎样从一些小小的想法和发现开始,又怎样能够持之以恒,不断深入探究和努力,最终取得重大成果的。
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