随着我国老龄化进程的持续加深,AD所导致的不可逆脑损伤正严重危害人类健康。2019年《柳叶刀》的论文显示,阿尔兹海默症已一跃成为我国人群第五大死因[1]。此外,我国60岁及以上人口阿尔兹海默症患病率高达3.7%,患者接近1000万[2]。
阿尔兹海默症是一种神经退行性变疾病,自1910年爱罗斯·阿尔兹海默医生首次发现以来,我们对阿尔兹海默症的病因、诊断、治疗已有百年的探索。然而,确诊率仍逐年上升,药物临床研发也频繁受挫。
随着口腔-肠道微生物的提出,我们愈发认识到,全身系统是有机联系的一个整体,而关于口腔致病菌与阿尔兹海默症之间的关系我们确是知之甚少,从口腔出发,或许我们能打开AD研究的另一扇窗。
近日,中兰开夏大学牙科学院(UCLan)的研究人员在Journal of Alzheimer's Disease杂志上首先报告了牙龈疾病与AD之间的联系,并就牙龈卟啉单胞菌与AD患者大脑中两个重要的病理病变——β淀粉样蛋白斑块(Aβ)和Tao蛋白过度磷酸化引起的神经原纤维缠结的相互作用提出了新的发现。
DOI: 10.3233/JAD-220486
牙龈卟啉单胞菌是一种革兰氏阴性细菌,被认为是牙周病的主要致病菌,它能够产生多种毒力因子和细胞外蛋白酶,如脂多糖(LPS)、菌毛和牙龈蛋白酶,破坏牙齿周围结构,最终导致牙齿缺失。此外,牙龈卟啉单胞菌释放的细胞因子还可以随血液循环到达全身,引起心血管疾病、胰岛素抵抗等多种全身性疾病。
那么,AD发生和牙龈卟啉单胞菌又存在什么样的关系呢?
研究显示,AD患者大脑中LPS和牙龈蛋白酶明显升高,并且部分脂多糖以外膜囊泡的形式存在,携带部分牙龈蛋白酶和较弱的毒力因子。当口腔感染牙龈卟啉单胞菌时,大脑也会出现与AD相关的神经病理学改变。
那么,牙龈卟啉单胞菌释放的毒力因子和胞外蛋白酶是如何引起Aβ和神经原纤维缠结呢?
抗菌肽保护假说指出,Aβ在AD患者大脑中的释放和沉积是初始微生物感染的结果。也有证据表明,Aβ是针对病原体产生的一系列抗微生物肽之一。
研究显示,牙龈卟啉单胞来源的条件培养基含有多种促炎因子。单独牙龈卟啉单胞菌来源的条件培养基或者其与促炎因子IL-6, IL-1β, TNFα等的混合培养基均可以有效清除Aβ前体蛋白进而释放Aβ40 和Aβ42。因此,牙龈卟啉单胞菌的毒力因子可能作为免疫系统的抗原触发Aβ的释放,最终沉积为淀粉样斑块,促进阿尔兹海默症病程。
加入牙龈卟啉单胞菌条件培养基及促炎因子Aβ40 和Aβ42含量的变化
Tao蛋白是一种微管蛋白,主要是维持轴突微管的稳定性。研究表明,磷酸化的Tao肽A在水溶液中以β片状结构存在,具有一定的抗菌性,可显著抑制牙龈卟啉单胞菌活性。这可能与磷酸化的Tao蛋白PH值下降,而牙龈卟啉单胞菌对PH值敏感,仅在6.5-7.0适合生存。
磷酸化Tao蛋白具有显著的抗菌性能
然而,过度磷酸化会导致Tao蛋白从微管解离,游离的Tao 蛋白具有毒力,并且难以溶解。而其特定结合的微管结构域塌陷,进而破坏神经元细胞骨架,降低神经原运输系统能力。神经元胞体中的游离 Tau蛋白可以转化形成成对螺旋丝或直丝,进而形成神经纤维缠结。
研究者对7种非磷酸化Tao蛋白和3种磷酸化Tao蛋白进行了透射电镜分析。研究发现,非磷酸化肽 B 的二级和三级结构表现出较少的螺旋扭曲,而肽 C 在其磷酸化后沿整个纤维长度显示出明显更多的螺旋扭曲,在三级结构上易于自我聚集以及形成成对螺旋纤丝。而成对螺旋纤丝的进一步聚集,将导致神经纤维缠结的形成,进而导致AD。
磷酸化的肽C显示出更多的螺旋扭曲
综上,牙龈疾病与阿尔海默症有着密不可分的联系。口腔感染致病菌后,可使患者易感阿尔兹海默症,因此,良好的口腔卫生管理将有利于预防阿尔兹海默症的发生。
除了减少吸烟、饮酒等,或许在未来的世界阿尔兹海默月主题中,口腔卫生管理也将成为一项有效的预防措施。
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