PNAS:缺氧也能治病?逆轉神經退行性疾病造成的腦損傷!
線粒體是細胞內的“發電廠”。人類多種疾病,如神經退行性疾病、糖尿病、腫瘤等都與線粒體功能障礙有關。
一般情況下,Leigh氏綜合症不能治癒。然而,一項在小鼠中進行新研究表明,
缺氧在線粒體疾病中的治療作用
這項新研究建立在該研究小組此前的工作之上。在他們2016年發表在Science上的研究中,研究人員將Leigh氏綜合征的小鼠模型——Ndufs4基因敲除小鼠放置在只有11%濃度(大約相當於海平面上氧濃度的一半)的氧氣環境中。
研究人員發現缺氧環境顯著降低了Leigh氏綜合征的典型症狀,延長了齧齒動物的生存期。相比之下,在高於正常濃度的氧氣環境中,Leigh氏綜合征模型動物會更早死亡,但對正常健康動物沒有影響。
在新研究中,研究小組希望能進一步理解不同氧濃度對小鼠模型影響,並觀察更多的實用缺氧方案是否可以重複以前研究的結果。
持續缺氧逆轉小鼠Leigh綜合征
新研究顯示,隨著時間的推移,腦損傷的程度隨著氧氣的水準發生變化。總體而言,用缺氧治療的小鼠平均生活了270天,而生活在21%氧氣環境中的小鼠平均存活了58天。成像研究表明,在11%氧氣的環境中,Ndufs4敲除小鼠在250天齡時沒有腦損傷。相比之下,在吸入21%氧氣的小鼠中,腦損傷早在60天就開始出現。此外,吸入55%氧氣的小鼠很快就死於肺水腫,
令人驚訝的結果是,缺氧治療似乎也能扭轉已經存在的損傷。小鼠腦損傷在它們轉入到低氧環境停留一個月後就消失了。該研究小組還試圖將已經安置在11%氧氣環境中存在腦損傷的小鼠轉移到21%氧氣環境中,但這導致了疾病發展和最終死亡。這意味著低氧治療需要持續進行。
儘管缺氧療法能夠預防Ndufs4敲除小鼠的腦損傷,
研究人員在尋找更實用的缺氧治療
雖然缺氧療法在小鼠中獲得了成功,但研究人員還指出,這種治療方法有些不切實際。作者認為,11%的氧氣含量與極高海拔的氧含量相似,這種氧氣水準的持續治療肯定不會讓患者舒服。
未來,Mootha和團隊希望瞭解缺氧益處背後的分子機制,以便他們能夠提出更實際的治療方法,保護大腦並逆轉腦損傷。“我們還在努力嘗試和確定其他可能有效的更實用的缺氧方案。”Mootha說,“我們希望能夠為患者及其家屬提供治療,不僅能阻止疾病發展,更能治癒疾病,但是我們現在只在動物模型中看到了效果。 雖然還沒有在人類中驗證,但是我們已經準備好了。”
這種氧氣水準的持續治療肯定不會讓患者舒服。未來,Mootha和團隊希望瞭解缺氧益處背後的分子機制,以便他們能夠提出更實際的治療方法,保護大腦並逆轉腦損傷。“我們還在努力嘗試和確定其他可能有效的更實用的缺氧方案。”Mootha說,“我們希望能夠為患者及其家屬提供治療,不僅能阻止疾病發展,更能治癒疾病,但是我們現在只在動物模型中看到了效果。 雖然還沒有在人類中驗證,但是我們已經準備好了。”