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应用数学模型研究脑细胞或可改变阿尔兹海默症研究方向

2015-12-11

应用数学模型用于研究星系或基本粒子之间的相互作用,研究人员对星形胶质细胞的空间分布进行了分析:大脑细胞对神经元功能至关重要。这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。

科学家们发现这些细胞似乎被淀粉样蛋白斑排斥。这些斑块与阿尔茨海默病的发展相关,一些治疗策略旨在减少它们的形成并消除它们。到目前为止,研究人员认为星形胶质细胞向淀粉样斑块方向迁移并吞噬它们,对疾病的发展来说,增加它们的活性是一个很好的补救措施。然而,这种星形胶质细胞分布的分析显示了相反面:星形胶质细胞似乎被斑块吞噬。

“这一发现是非常重要的,大脑细胞自身消除淀粉样斑块是治疗阿尔茨海默氏症关键的一步。因此,阐明哪些细胞能或不能消除斑块是获取有效疗法必不可少的步骤。”Elena Galea讲师解释道。

该研究试图确定淀粉样蛋白斑块形状和星形胶质细胞之间相互作用是为了获得他们采用的相对位置的代表。为此它从统计物理学借来技术用以测定,例如,在恒星之间相互作用基础上的星系的演化。通过星系和恒星的启发,科学家们分析了阿尔茨海默病小鼠大脑模型三维图像内星形胶质细胞。

这些三维图像的统计分析表明,星形胶质细胞互相排斥,它们也被淀粉样斑块吞噬。因此,这些斥力作用力之间的平衡维护了星形胶质细胞的“领土组织”,而此时有很多斑块诱发了星形胶质细胞的空间张力。Elena Galea说,也许这项研究提供最重要的信息是,“与阿尔茨海默氏症研究人员假设相反,星形胶质细胞没有打破组织移向斑块并吞噬它们。相反,它们会缓缓移动远离斑块。”

然而,星形胶质细胞当斑块形成时必须“感觉”,当这一切发生的时候它们产生更多的特征蛋白质GFAP。“这意味着星形胶质细胞可能是通过修改其功能而不是改变位置来反抗淀粉样斑块的形成。” Galea说。