大腦每時每刻都在產生代謝廢物。為了阻止廢物累積造成細胞損傷,細胞存在著一套精密的清理系統,用于識別并分解廢棄的蛋白及其他細胞組分。這一過程也被稱為“自噬”。
然而,科學家發現在阿爾茨海默病(AD)患者的大腦中,自噬系統常常會出現功能障礙。一旦自噬水平下降,“垃圾”蛋白會在大腦中不斷積聚,形成具有毒性的斑塊和纏結,干擾神經細胞間的正常通訊,最終導致認知功能障礙。
近日,一項發表在《自然-衰老》雜志上的研究發現,一個名為ULK1的蛋白是啟動自噬過程的關鍵分子,它負責激活整個清理系統,確保細胞保持健康狀態并擁有充足的能量維持正常功能。然而,隨著年齡增長,ULK1的表達水平會逐漸減少,并且AD患者的下降水平更為顯著。這也從一個新的角度解釋了,為何衰老會增加AD發生風險。
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研究團隊首先分析了認知正常的老年人以及AD患者的樣本。結果顯示,即使在認知正常的人群中,ULK1水平也會逐年下降。更為關鍵的是,AD患者的ULK1水平顯著低于認知正常的同齡人,而且這種降低趨勢會隨著疾病階段推進而逐漸加劇。
在腦組織層面,研究人員發現在AD受影響的大腦區域,ULK1的丟失最為嚴重。其中,包括負責形成、儲存和提取長期記憶的海馬體,以及與自我控制和注意力相關的前額葉皮層。這些區域也是AD病理發生最早和最嚴重的地方。
隨后,研究團隊構建了ULK1過度表達的小鼠模型。結果顯示,ULK1過表達能夠顯著增強自噬和線粒體自噬,減少β-淀粉樣蛋白的沉積和tau蛋白的異常聚集。ULK1過表達還降低了tau蛋白在特定位點的乙酰化修飾,這一修飾被認為是促進tau蛋白聚集的關鍵因素。
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圖片來源:123RF
在行為學測試中,ULK1表達提升的AD小鼠在水迷宮、物體識別等認知任務中的表現顯著優于對照組,表明ULK1不僅能清除病理蛋白,還能幫助改善認知功能。
此外,研究還為開發靶向ULK1的藥物提供了新的方向。他們找到了一種名為Rac-BL-918的小分子化合物,它能夠有效激活ULK1,并在細胞和線蟲模型中抑制tau蛋白聚集、改善記憶功能。
研究者指出,ULK1的下降可能源于其在特定腦細胞類型中的轉錄減少,也可能是由于降解增加所致,未來仍需要更多研究來確認它的調控機制。但這項研究為理解衰老與AD的分子聯系提供了重要線索,也為開發新型治療策略開辟了有希望的方向。提高ULK1活性可能成為AD藥物研發的一個新方向,該策略或有望幫助特定風險人群延緩或者阻止AD的發生。
參考資料:
[1] Jun-Ping Pan et al, Reduced ULK1 links impaired autophagy and mitophagy to Alzheimer's disease pathology, Nature Aging (2026). DOI: 10.1038/s43587-026-01108-z
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