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亚利桑那大学领导的研究团队最新发现:增加葡萄糖,转化为能量,可能改善肌萎缩侧索硬化(ALS)患者的活动能力并延长其寿命。
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长期以来,医生们已经知道ALS患者的新陈代谢会发生改变,即高代谢,该过程通常会导致体重快速下降。该研究主要作者、亚利桑那大学分子和细胞生物学博士后研究员Ernesto Manzo表示,高代谢可能是一个无情的循环。
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与普通人相比,ALS患者静息时会消耗更多的能量,与此同时,他们往往难以有效地利用葡萄糖,而葡萄糖是身体制造更多能量所需的精确成分。专家们尚不清楚患者细胞中发生了什么导致这种功能障碍,也不知道如何减轻它。
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“这个项目是分析这些细节的一种方式。” Manzo说,他把在线发表于《eLIFE》杂志的研究结果描述为 “真正令人震惊。”
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该研究表明,当给予受ALS影响的神经元更多葡萄糖时,它们会将能量来源转化为能量。有了这些能量,它们能够生存更长时间,功能也更好。因此,增加对细胞的葡萄糖递送可能是满足ALS患者异常高能量需求的一种方法。
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Manzo说:“这些神经元通过分解葡萄糖和获得更多的细胞能量,得到了一些缓解。”
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该研究高级作者、亚利桑那大学分子和细胞生物学教授Daniela Zarnescu说:“ALS是一种毁灭性疾病,会导致患者从正常状态迅速而明显地恶化。”
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Zarnescu解释说,之前对ALS患者新陈代谢的研究主要集中在全身层面,而不是细胞层面。
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Zarnescu说:“事实上我们发现了一种补偿机制,这让我感到惊讶。这些绝望、退化中的神经元表现出不可思议的韧性。这是一个例子,说明细胞在处理应激压力方面有多么惊人。”
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Zarnescu说,这一发现的新奇之处部分在于,我们对ALS患者的新陈代谢仍然知之甚少。
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她说:“这方面难以研究,部分原因是神经系统的可及性有限。”
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由于从大脑分离神经元会对患者造成无法修复的损伤,因此研究人员使用果蝇为作为模型。
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Manzo说:“果蝇可以帮助我们了解很多关于人类疾病的知识。”
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在实验室里,他和Zarnescu使用高能显微镜观察处于幼虫状态的果蝇的运动神经元,密切关注向它们提供更多葡萄糖时发生了什么。
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图:研究人员在显微镜下观察了ALS影响的果蝇脑叶。图中是一条神经索,充满染为绿色的运动神经元,表达人类葡萄糖转运蛋白。神经递质释放区域为红色,肌肉为蓝色。
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他们发现,当他们增加葡萄糖量时,运动神经元的寿命更长,运动效率更高。当研究人员将葡萄糖从神经元撤去时,果蝇幼虫的移动速度变慢了。
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他们的发现与一项先导临床试验结果一致,该试验发现,高碳水化合物饮食是治疗ALS患者总体代谢功能障碍的可能干预手段。
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Zarnescu说:“我们的数据基本上解释了为什么这种方法可能有效。我的目标是说服临床医生进行更大规模的临床试验来验证这个想法。”
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