阿尔茨海默病导致细胞过热，“像鸡蛋一样煎”

在一项使用人类细胞系的实验中，研究人员发现β淀粉样蛋白聚集所释放的热量可能会导致其他健康的β淀粉样蛋白聚集，从而形成越来越多的聚集物。

在同一系列实验中，研究人员还表明，添加药物化合物可以阻止β淀粉样蛋白的聚集，并降低细胞温度。实验还表明，这种化合物具有治疗阿尔茨海默病的潜力，尽管首先需要进行广泛的测试和临床试验。

阿尔茨海默病影响着全球约4400万人，目前还没有有效的诊断或治疗方法。在阿尔茨海默病中，淀粉样蛋白- β和另一种叫做tau的蛋白质堆积成缠结和斑块——统称为聚集物——导致脑细胞死亡和大脑萎缩。这会导致记忆丧失、性格改变和难以进行日常活动。

这是一种很难研究的疾病，因为它需要几十年的时间才能发展，只有在检查死后的脑组织样本后才能给出明确的诊断。目前尚不清楚细胞内的哪种生化变化会导致淀粉样蛋白- β聚集。

在Gabriele Kaminski Schierle教授的研究小组在剑桥的化学工程与生物技术系“，在美国，他们一直在研究温度和人类细胞中β淀粉样蛋白聚集之间的可能联系。

研究细胞内温度变化的领域被称为细胞内产热。这是一个新的、具有挑战性的领域:科学家已经开发出了可以测量温度变化的传感器，然而，还没有人试图用这些传感器来研究阿尔茨海默病等疾病。

该研究的第一作者Chyi Wei Chung说:“生热作用与细胞应激有关，细胞应激可能促进进一步聚集。”“我们认为，当细胞中存在不平衡时，比如淀粉样蛋白浓度略微过高并开始积聚时，细胞温度就会升高。”

该研究的负责人卡明斯基·席勒(Kaminski Schierle)说:“细胞过热就像煎鸡蛋——随着温度的升高，蛋白质开始聚集在一起，变得没有功能。”

研究人员使用了一种叫做荧光聚合物温度计(FTPs)的微型温度传感器来研究聚集和温度之间的联系。他们在人类细胞系中添加了β淀粉样蛋白，以启动聚集过程，并使用一种名为FCCP的化学物质作为对照，因为已知FCCP会诱导温度升高。

他们发现，当淀粉样蛋白开始形成称为原纤维的线状聚集体时，细胞的平均温度开始上升。与没有添加β淀粉样蛋白的细胞相比，细胞温度的升高是显著的。

“当纤维开始拉长时，它们以热的形式释放能量，”卡明斯基·席勒说。“β淀粉样蛋白的聚集需要相当多的能量才能进行，但一旦聚集过程开始，它就会加速并释放更多的热量，从而形成更多的聚集物。”

Chung说:“一旦聚集物形成，它们就会离开细胞，被邻近细胞吸收，感染这些细胞中健康的β淀粉样蛋白。”“以前没有人证明过活细胞中温度和聚集之间的这种联系。”

通过使用一种抑制淀粉样蛋白- β聚集的药物，研究人员能够确定原纤维是产热的原因。此前，人们并不知道蛋白质聚集或对线粒体(为细胞提供动力的“电池”)的潜在损伤是造成这种现象的原因。

研究人员还发现，用一种聚集抑制剂治疗细胞可以缓解细胞温度的升高，突出了它作为阿尔茨海默病治疗方法的潜力。

实验室实验由计算模型补充，描述了β淀粉样蛋白在细胞内环境中可能发生的情况，以及为什么它可能导致细胞内温度升高。研究人员希望他们的工作能激发新的研究，将不同的生理相关性参数结合起来。

这项研究得到了英国阿尔茨海默病研究中心、剑桥信托基金会、威康基金会和英国研究与创新(UKRI)的医学研究委员会的部分支持。