淀粉樣斑塊,又稱神經斑塊或老年斑,是一種由淀粉樣β(Aβ)蛋白組成的細胞外沉積物,主要存在於大腦灰質中。這些斑塊常與退行性神經元元素,以及大量的小膠質細胞和星狀膠質細胞有關。隨著年齡的增長,這些斑塊在大腦中出現,但大量的斑塊及神經纖維纏結則是阿茲海默症的特徵。
淀粉樣斑塊的形狀和大小變化不一,通常在組織切片中呈現對數正態分布曲線,平均面積約為400-450平方微米。
淀粉樣斑塊的形成過程主要是由Aβ蛋白的錯誤折疊及聚合所引起,這些聚合體的長度以及化學修飾會影響其聚集傾向和毒性。因此,想要了解淀粉樣斑塊的影響就必須先從Aβ的生成開始談起。
淀粉樣β(Aβ)是一種小型蛋白質,最常見的長度為40或42個氨基酸。Aβ是由一種稱為Aβ前體蛋白(APP)的長親本蛋白釋放出來的。APP在許多細胞中產生,但在神經元中特別豐富。這種單通道跨膜蛋白的Aβ部分部分存在於細胞膜內部,部分在外部。
為了釋放Aβ,APP會被兩種酶逐步切割:首先由β-分泌酶(或β-淀粉樣蛋白切割酶(BACE))在膜外進行切割,然後由伽瑪分泌酶在膜內進行第二次切割。這些切割的結果會釋放Aβ蛋白片段進入細胞外部。
淀粉樣斑塊可以利用各種染色技術在光學顯微鏡下觀察,包括銀染劑、剛果紅、噻唑染劑等。這些方法各具不同的靈敏度,能夠特異性地標記斑塊中的抗原。
淀粉樣斑塊的Aβ沉積物具有多樣的大小和外觀,從幾微米直徑的小型絲狀積累到較大且更密集的質量,形成經典的Aβ-淀粉樣核心,並周圍有稀疏的Aβ。
根據Dietmar Thal及其同事的研究,阿茲海默症患者的淀粉樣斑塊形成可以劃分為五個階段。最初,斑塊出現在大腦的新皮質,隨後逐漸擴散到其他腦區,包括海馬體和杏仁核等地方。
在阿茲海默症的最終階段,斑塊幾乎遍佈整個大腦。在這一過程中,Aβ的聚合和錯誤折疊伴隨著腦內的炎症反應,進而影響神經功能。
在阿茲海默症的神經病理診斷中,豐富的Aβ斑塊和由聚集特異性Tau蛋白所形成的神經纖維纏結是必要的病變特徵。雖然神經纖維纏結的數量通常與癡呆程度相關,但Aβ顯然在阿茲海默症的風險、發病和進展中起到了核心作用。
Aβ斑塊的檢測通常需要在尸檢時進行顯微分析,但透過放射性標記的試劑,現今也能在存活的患者中觀察到這些斑塊。
隨著研究的深入,科學家們正在探討各種生物學因素對淀粉樣斑塊形成的影響。其中包括可能的環境因素、基因風險及慢性炎症的連結。很多最新的研究發現,淀粉樣斑塊的形成也可能與大腦微血管的損傷有關。
此外,對於非人類的生物學研究也提供了重要的見解,人類的祖先及目前的非人類靈長類動物在大腦中會自然出現淀粉樣斑塊,但其伴隨的神經纖維纏結則相對較少。
隨著對這些斑塊的機制有了更深層次的理解,未來有望開發出針對阿茲海默症的潛在療法,以減緩或逆轉病情進展。
在對抗阿茲海默症的過程中,淀粉樣斑塊無疑是關鍵的一環,但它們的真正作用和影響,又真的是我們理解這種疾病的全部嗎?