阿尔茨海默病是一种渐进性的神经退行性疾病,据统计,全球约有5000万人受其影响,预计到2050年,这一数字将增至1.52亿。从神经科学的角度深入探究阿尔茨海默病,了解脑内发生了什么变化,对于开发有效的治疗方法和干预策略至关重要。
神经元的损伤与死亡
在阿尔茨海默病患者的大脑中,神经元的损伤和死亡是最显著的病理特征之一。大脑中的海马体在记忆形成和巩固中起着关键作用,其神经元的大量死亡导致患者出现严重的记忆障碍,这也是阿尔茨海默病早期最常见的症状。随着病情发展,大脑其他区域(颞叶、顶叶)的神经元也逐渐受损,导致语言能力、认知能力和执行功能全面衰退。
神经元损伤的原因主要与两种异常蛋白的积累有关——β-淀粉样蛋白(Aβ)和tau蛋白。Aβ由淀粉样前体蛋白(APP)异常裂解产生,这些小的蛋白质片段在脑内聚集形成不溶性的斑块,称为老年斑。这些斑块会干扰神经元之间的正常通讯,引发炎症反应,并激活一系列导致神经元死亡的细胞内信号通路。tau蛋白则在神经元内部发挥作用,正常情况下,tau蛋白能够稳定微管,维持神经元的结构和功能。然而,在阿尔茨海默病患者的大脑中,tau蛋白过度磷酸化,失去了对微管的稳定作用,导致微管解聚,神经元的轴突运输系统受损。最终,tau蛋白聚集形成神经原纤维缠结,进一步加剧神经元的死亡。
神经递质系统的紊乱
神经递质是神经元之间传递信息的化学信使,它们的正常功能对于大脑的认知和行为至关重要。在阿尔茨海默病患者的大脑中,多种神经递质系统出现紊乱。
乙酰胆碱是与学习和记忆密切相关的神经递质。在阿尔茨海默病早期,大脑中合成乙酰胆碱的神经元就开始受损,导致乙酰胆碱水平显著下降。这使得大脑中负责记忆和认知的神经回路无法正常工作,患者出现记忆力减退、注意力不集中等症状。
γ-氨基丁酸(GABA)是大脑中主要的抑制性神经递质,它的功能是调节神经元的兴奋性,维持大脑的神经活动平衡。在阿尔茨海默病患者的大脑中,GABA能神经元受损,GABA水平降低,导致大脑的抑制性调节功能减弱,神经元过度兴奋,引发癫痫发作等症状。此外,谷氨酸等兴奋性神经递质的功能也出现异常,谷氨酸的过度释放会导致神经元的兴奋性毒性损伤,进一步加重神经元的死亡。
神经炎症反应
神经炎症是阿尔茨海默病的另一个重要病理特征。大脑中的免疫细胞,如小胶质细胞和星形胶质细胞,在Aβ斑块和神经原纤维缠结的刺激下被激活,引发炎症反应。小胶质细胞是大脑中的主要免疫细胞,它们试图清除脑内的异常蛋白和受损细胞,但在这个过程中,会释放大量的炎症因子,如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)等。这些炎症因子不仅会进一步损伤神经元,还会破坏血脑屏障的完整性,导致更多的有害物质进入大脑,加重神经退行性病变。
星形胶质细胞也参与了神经炎症反应,它们在激活后会改变形态和功能,分泌多种细胞因子和趋化因子,调节炎症反应的强度和范围。长期的神经炎症反应会导致大脑内环境的失衡,进一步促进Aβ的聚集和tau蛋白的异常磷酸化,形成一个恶性循环,加速阿尔茨海默病的进展。
大脑代谢异常
利用正电子发射断层扫描(PET)等影像学技术可以发现,阿尔茨海默病患者的大脑存在明显的代谢异常。大脑的葡萄糖代谢水平显著降低,尤其是在颞叶、顶叶和额叶等与认知功能密切相关的区域。葡萄糖是大脑的主要能量来源,其代谢异常会导致神经元能量供应不足,影响神经元的正常功能。
此外,大脑中的线粒体功能也出现障碍。线粒体是细胞的能量工厂,负责产生ATP为细胞提供能量。在阿尔茨海默病患者的大脑中,线粒体的结构和功能受损,导致能量产生减少,同时产生大量的活性氧(ROS)。ROS具有很强的氧化性,会损伤细胞内的蛋白质、脂质和DNA,进一步加剧神经元的损伤和死亡。
邵阳市宝庆精神病医院
老年七科(老年精神科) 钱敏