ヘルペスウイルスは、3D脳モデルでアルツハイマー病の症状を引き起こします

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ビデオ: ヘルペスがアルツハイマーの原因? 2022, 12月
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Anonim
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アメリカの生物学者は、ヘルペスとアルツハイマー病がどのように関連しているかについての理解を深めました。今回は、脳組織の3次元モデルにヘルペスウイルスを感染させました。モデルは、アルツハイマー病患者の脳の組織と同じように動作することが判明しました。ニューロンは変性し、電気的活動を失い、補助細胞が生い茂ります。そして、ウイルスが直接病気を引き起こすと言うのは時期尚早ですが、それらが強く関連していることはすでに明らかです。この作品は、サイエンス・アドバンシス誌に掲載されました。

アルツハイマー病を発症するリスクを高める要因はたくさんあります。その中には、老年期や女性の性別だけでなく、ダウン症、肥満、社会的不活動などがあります。しかし、脳内のアミロイド斑の出現の原因となる直接の原因はまだ特定されていません。犯人の役割は、病原体、たとえば腸内細菌や口腔内の細菌によって示唆されることがよくあります。それらに加えて、ヘルペスウイルスは時々犯人と呼ばれます。これらの疑いが確認された場合、地球上のほぼすべての人々が危険にさらされていることが判明します-さまざまな推定によると、人口の70〜90%が無症状で神経組織に運んでいるためです。

これまで、アルツハイマー病の発症におけるヘルペスの役割は純粋に機械的であると考えられていました。ウイルス粒子は、変形したアミロイドペプチドが凝集する結晶中心として機能します。しかし、これはウイルスが病気の原因であると考えるのに十分ではなく、せいぜい機械的な触媒です。したがって、David Kaplan(David Kaplan)が率いるタフツ大学の研究者グループは、ヘルペス感染がニューロンとその微小環境にどのように影響するかを調査しました。

科学者たちは、独自の設計に従って構築した神経組織の3Dモデルを使用しました。それはコラーゲンゲルで満たされた絹のタンパク質フレームに基づいていました。研究者らは、この足場に、誘導された神経幹細胞(神経組織の前駆体に直接再プログラムされる線維芽細胞)を投入しました。培養では、それらは自発的にニューロンと補助細胞(ニューログリア)の両方に分化しました。

まず、研究の著者は、誘導された細胞の従来の非三次元培養が感染にどのように反応するかをテストしました。彼らは細胞をさまざまな濃度のヘルペスウイルスに感染させました。細胞数に対するウイルス粒子の数の比率は0、01、0、1、または1でした。1日あたりの最大濃度でウイルスが感染することが判明しました。培養中のすべての細胞ですが、少なくとも5細胞ごとに浸透します。しかし、そのような感染の結果は異なることが判明しました。ウイルスの最大濃度により、培養中の細胞のほぼ4分の1が死にましたが、さらに低い濃度(細胞あたり0,0001ウイルス粒子)を使用すると、ニューロンは死ぬことはありませんが、互いに融合し、芽を持つ複雑な多核構造を形成します。

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感染した細胞培養。赤の染色-ヘルペス、青-細胞核、緑-チューブリン、ニューロンのマーカー。左側は対照培養であり、左から右にウイルスの投与量が増加します。

これらの構築物をベータアミロイドに対する抗体で染色することにより、研究者らは、感染した細胞がアミロイド原線維、つまりアミロイド斑が形成されるフィラメントを生成することを発見しました。さらに、感染したニューロンは、ベータアミロイドの産生のためのタンパク質、つまり酵素BACEとPSEN、およびアルツハイマー病の病因にも関与しているタウタンパク質も発現していました。さらに、培養の数日後、病気の他の兆候が組織に現れました:例えば、神経炎症(炎症誘発性タンパク質のレベルの増加)および反応性神経膠症。同時に、感染後、支持グリア細胞は活発に増殖し始め、マーカーで判断すると、その数は9%から71%に増加しました。

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対照培養(左)とヘルペス感染(右)。緑の染色-ヘルペスウイルス、青-細胞核、赤-ベータアミロイド。感染した培養物のプロセスを持つ大きな「細胞」は、いくつかのニューロンの融合の結果です。

しかし、ヘルペスウイルスがアルツハイマー病の症状を引き起こした場合、抗ウイルス薬はそれらを防ぐはずです。実際、バラシクロビルをウイルスの投与量とともに培養物に添加した場合、細胞内でそれを産生するベータアミロイドおよび酵素の量は対照と異ならなかった。バラシクロビルを1日おきに加えると、改善も顕著でしたが、細胞の表現型は完全には回復しませんでした。それにもかかわらず、細胞がウイルス自体ではなく、感染した細胞の培地によって作用されたとき、薬物のこの効果は消えました:この場合、神経膠症を防ぐことはできませんでした。これは、ウイルス自体だけでなく、その存在に対する細胞の反応も組織内のプロセスのカスケードを開始することを意味しますが、これを停止するのはそれほど簡単ではありません。

最後に、研究者たちは脳組織の3Dモデルで同じ実験を再現しました。その中で、ウイルスの影響下で、通常の培養と同じことが起こりました:細胞が死に始め、ベータアミロイドおよび関連タンパク質の産生が増加し、炎症誘発性マーカーの濃度が増加しました。さらに、セルの電気的活動は大幅に減少しています。対照モデルでは、ニューロンはインパルス(神経組織が機能しているという主な基準)を生成して維持することができましたが、ウイルスに感染した後、インパルスの数は3分の1に減少しました。これは、アルツハイマー病の人の脳。

したがって、科学者たちは、神経膠症、細胞融合、衝動の数の減少など、アルツハイマー病の患者の脳でのみ以前に遭遇した多くの病理学的特徴をモデル上で再現することができました。確かに、この作品の著者は、ヘルペス感染と病状の進行との因果関係について明確に話すことを敢えてしていません。それにもかかわらず、感染細胞の培地でさえニューロンに影響を与えるという事実は、問題がウイルス粒子の表面でのベータアミロイドの凝集だけではなく、ヘルペスとアルツハイマー病との関係がはるかに複雑であることを示唆しています。

塩漬け食品など、さまざまな要因がアルツハイマー病の症状を引き起こす可能性があるという事実についてはすでに話しましたが、それから保護することで、遺伝性の突然変異を最もよく救うことができます。確かに、最近、試験の最初の結果が現れました。その間、彼らは「若い血液」の輸血とLSDの微量投与でアルツハイマー病を治療しようとしました。

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