脑炎引发肌肉功能丧失的机制及其阻断方法的新发现
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脑部感染和神经退行性疾病会引起大脑发炎,但令人困惑的是,患有脑炎的患者常常会出现与中枢神经系统无关的肌肉问题。圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员最近揭示了一种新的机制,解释了脑炎如何通过释放一种特定的蛋白质,从而影响肌肉功能。
在一项针对果蝇和小鼠的研究中,研究人员发现脑炎会释放一种名为白细胞介素6(IL-6)的蛋白质,这种蛋白质通过血液传播到肌肉,导致肌肉功能下降。更重要的是,他们还找到了一种阻断这种过程的方法,这对治疗或预防炎症性疾病(如细菌感染、阿尔茨海默病和长期新冠肺炎)引起的肌肉萎缩具有潜在的重大意义。该研究于2024年7月12日发表在《科学免疫学》杂志上。
研究的资深作者、发育生物学副教授Aaron Johnson博士表示,他们的兴趣在于理解一些常见疾病引起的深层肌肉疲劳问题。研究表明,当我们生病时,大脑中的信使蛋白通过血液循环,降低了骨骼肌的能量水平。这不仅仅是因为我们生病时缺乏运动的动力,这一过程实质上削弱了骨骼肌的正常运动和功能能力。
研究方法与发现
为了研究脑部炎症对肌肉功能的影响,研究人员模拟了三种不同类型的疾病:大肠杆菌细菌感染、SARS-CoV-2病毒感染和阿尔茨海默病。当大脑暴露于这些疾病特有的炎症蛋白时,有害化学物质——活性氧(ROS)就会积聚。这些活性氧促使脑细胞产生IL-6,这种免疫相关分子通过血液流遍全身。
研究发现,小鼠体内的IL-6以及果蝇体内的相应蛋白质会降低肌肉线粒体(细胞的能量工厂)的能量产生。Johnson博士解释说,含有COVID相关蛋白的果蝇和小鼠表现出运动功能的下降,果蝇的攀爬能力和小鼠的奔跑能力均不如对照组。
与人类疾病的关联
Johnson博士与佛罗里达大学的合作者杨硕博士(在Johnson实验室担任博士后研究员)提出,同样的过程可能也适用于人类。例如,细菌性脑膜炎已知会增加IL-6水平,并可能与患者的肌肉问题有关。在COVID-19患者中,尸检显示其脑中存在炎性SARS-CoV-2蛋白,许多长期COVID患者报告称,即使在初始感染消除后很长时间内,他们仍然感到极度疲劳和肌肉无力。此外,阿尔茨海默病患者血液中的IL-6水平也较高,并且常常伴有肌肉无力。
未来治疗的潜在方向
这项研究确定了预防或治疗与脑部炎症相关的肌肉无力的潜在目标。研究人员发现,IL-6激活了肌肉中的JAK-STAT通路,这导致了线粒体能量产生的减少。美国食品和药物管理局(FDA)已批准几种治疗其他疾病的疗法可以阻断这种通路。JAK抑制剂以及几种针对IL-6的单克隆抗体已经被批准用于治疗各种类型的关节炎和其他炎症状况。
Johnson博士表示,他们仍不完全清楚为什么大脑会产生一种对许多不同疾病类别的肌肉功能造成如此损害的蛋白质信号。他猜测,这可能是大脑在抵抗疾病时重新分配资源的一种方式,但需要更多研究来更好地理解这一过程及其对整个身体的影响。
与此同时,研究团队希望他们的研究能够激发更多关于这一途径的临床研究,并探讨阻断该途径的现有治疗方法是否可以帮助那些经历这种使人衰弱的肌肉疲劳的患者。这一发现为治疗因脑部炎症引起的肌肉功能丧失提供了新的希望。
2024-09-20
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