阿尔茨海默的早期信号,可能有一部分根本不在大脑里。中佛罗里达大学的研究者用人源细胞搭出微型实验系统,发现与遗传性阿尔茨海默相关的基因突变,能在完全没有大脑和脊髓参与的情况下破坏运动神经与肌肉之间的连接。这为「有些人在记忆出问题之前很久就先出现走路、平衡、协调方面的变化」提供了一个可能的解释。论文发表在《阿尔茨海默与痴呆》杂志上。
这种病最广为人知的表现是记忆和思维衰退。但临床医生早就观察到,一部分患者在明显认知困难出现之前数年,就先有了步态、平衡和协调上的改变。这些观察留下一个问题:这些运动问题只是大脑损伤的副产品,还是疾病本身就能直接干扰身体其他部位的神经?
把大脑和脊髓从实验里拿走
研究由中佛罗里达大学纳米科学技术中心的教授 James Hickman 和研究教授 Xiufang Guo 主导,合作方是医疗技术公司 Hesperos,经费来自美国国立卫生研究院下属的国立衰老研究所。团队用的是「人体芯片」平台,把 2 种人类细胞放到一起:健康的肌肉细胞,和由携带家族性阿尔茨海默突变的干细胞培养出来的运动神经元。这个模型被刻意设计成不含大脑和脊髓。
这一步是整项研究的关键。常规的细胞实验只看孤立的细胞,而这套系统能复现不同组织之间的相互作用,也给动物模型提供了一个替代方案,因为动物身上表现出的疾病过程未必和人一致。没有大脑和脊髓,研究者在逻辑上就能排除中枢神经的间接影响,直接看突变对神经肌肉接头做了什么。
突变直接打坏了神经与肌肉的连接
结果很清楚:带突变运动神经元与原本健康的肌肉细胞之间的通讯效率下降了。Hickman 说,这是第一次证明外周神经系统的缺陷可以直接由这些突变引起,也意味着只针对大脑的药物,未必能修好身体其他部位的问题。外周神经系统指的是大脑和脊髓之外的神经,它们负责把中枢的指令送到全身,控制运动、感觉和其他基本功能。
从机制上看,每一个自主动作都依赖神经与肌肉的成功对话。运动神经上的电信号抵达神经肌肉接头,触发化学信号,肌肉随即收缩。这条通路受损,肌肉对指令的回应就会变差,表现为力量下降、协调变差、体力难以维持。研究团队测的正是神经信号能多稳定地引起收缩,以及肌肉在疲劳前能坚持多久,这类指标和医生检查运动障碍时做的功能测试有相似之处。Hickman 打了个比方:医生敲膝盖查反射,查的就是这条连接。
家族性阿尔茨海默是这次的研究对象,它属于罕见的遗传类型,通常在 40 到 65 岁之间发病,比常见的散发型早得多。正因为突变明确、发病早,它才适合用来追问因果关系。
结论到哪一步为止
必须把话说清楚:实验不能证明这些外周变化一定发生在记忆丧失之前。实验室里的结果和真实患者的病程还隔着一段距离,占患者绝大多数的散发型阿尔茨海默也没有被纳入。Guo 的表述留了余地,她说运动缺陷可能是更早的提示,如果能更早发现并干预,或许有助于推迟中枢症状的出现。
我的判断是,这项发现目前的价值在于重新划定了「该往哪里看」的范围,还不构成一套筛查方案。它的意义有两点:一是提醒医生,走路变慢、容易绊倒这类变化未必只是老了;二是提醒做药的人,只盯着大脑可能漏掉外周的问题。真要变成检查项目,还得有人在患者身上做出前瞻性数据。
如果后续研究能确认运动功能的变化在某些人身上出现得足够早,那么步态、协调、神经肌肉活动的测试,未来有可能成为认知评估之外的补充手段。团队还提到,保护运动能力本身也许有助于维持认知,因为规律的身体活动与更好的认知状态相关。
这套人体芯片平台的用处不止于此。它含有人类细胞,能复现可测量的生物活动,适合观察更接近人体生理的疾病过程,在药物开发中尤其有用,因为研究者需要知道的不只是一个药对单个细胞的作用,还有它对不同组织之间互动的影响。Hickman 说,这类系统让他能在更接近真实人体的条件下研究疾病,而这是做出更好疗法的前提。他把这看作三十年工作的一个阶段性结果。