淀粉样斑块,又称神经斑块或老年斑,是一种由淀粉样β(Aβ)蛋白组成的细胞外沉积物,主要存在于大脑灰质中。这些斑块常与退行性神经元元素,以及大量的小胶质细胞和星状胶质细胞有关。随着年龄的增长,这些斑块在大脑中出现,但大量的斑块及神经纤维缠结则是阿兹海默症的特征。
淀粉样斑块的形状和大小变化不一,通常在组织切片中呈现对数正态分布曲线,平均面积约为400-450平方微米。
淀粉样斑块的形成过程主要是由Aβ蛋白的错误折叠及聚合所引起,这些聚合体的长度以及化学修饰会影响其聚集倾向和毒性。因此,想要了解淀粉样斑块的影响就必须先从Aβ的生成开始谈起。
淀粉样β(Aβ)是一种小型蛋白质,最常见的长度为40或42个氨基酸。 Aβ是由一种称为Aβ前体蛋白(APP)的长亲本蛋白释放出来的。 APP在许多细胞中产生,但在神经元中特别丰富。这种单通道跨膜蛋白的Aβ部分部分存在于细胞膜内部,部分在外部。
为了释放Aβ,APP会被两种酶逐步切割:首先由β-分泌酶(或β-淀粉样蛋白切割酶(BACE))在膜外进行切割,然后由伽玛分泌酶在膜内进行第二次切割。这些切割的结果会释放Aβ蛋白片段进入细胞外部。
淀粉样斑块可以利用各种染色技术在光学显微镜下观察,包括银染剂、刚果红、噻唑染剂等。这些方法各具不同的灵敏度,能够特异性地标记斑块中的抗原。
淀粉样斑块的Aβ沉积物具有多样的大小和外观,从几微米直径的小型丝状积累到较大且更密集的质量,形成经典的Aβ-淀粉样核心,并周围有稀疏的Aβ。
根据Dietmar Thal及其同事的研究,阿兹海默症患者的淀粉样斑块形成可以划分为五个阶段。最初,斑块出现在大脑的新皮质,随后逐渐扩散到其他脑区,包括海马体和杏仁核等地方。
在阿兹海默症的最终阶段,斑块几乎遍布整个大脑。在这一过程中,Aβ的聚合和错误折叠伴随着脑内的炎症反应,进而影响神经功能。
在阿兹海默症的神经病理诊断中,丰富的Aβ斑块和由聚集特异性Tau蛋白所形成的神经纤维缠结是必要的病变特征。虽然神经纤维缠结的数量通常与痴呆程度相关,但Aβ显然在阿兹海默症的风险、发病和进展中起到了核心作用。
Aβ斑块的检测通常需要在尸检时进行显微分析,但透过放射性标记的试剂,现今也能在存活的患者中观察到这些斑块。
随着研究的深入,科学家们正在探讨各种生物学因素对淀粉样斑块形成的影响。其中包括可能的环境因素、基因风险及慢性炎症的连结。很多最新的研究发现,淀粉样斑块的形成也可能与大脑微血管的损伤有关。
此外,对于非人类的生物学研究也提供了重要的见解,人类的祖先及目前的非人类灵长类动物在大脑中会自然出现淀粉样斑块,但其伴随的神经纤维缠结则相对较少。
随着对这些斑块的机制有了更深层次的理解,未来有望开发出针对阿兹海默症的潜在疗法,以减缓或逆转病情进展。
在对抗阿兹海默症的过程中,淀粉样斑块无疑是关键的一环,但它们的真正作用和影响,又真的是我们理解这种疾病的全部吗?