从头部受到打击到阿尔茨海默病相关损伤开始需要多长时间?
一种能够追踪脑震荡力对功能性脑细胞群的影响的装置表明答案是在数小时内。普渡大学正在开发的“芯片上的创伤性脑损伤(TBI)”打开了一扇了解因果关系的窗口,这种因果关系随着几十年的过去而显露出来,但很难追溯到其起源。
普渡大学兽医学院应用神经科学首席研究员兼 Mari Hulman George 教授 Shi Riyi Shi 表示:“我们基本上是在创造一个可以敲击然后研究的微型大脑。”“我们知道 TBI 和阿尔茨海默病之间存在联系;这在临床观察中已得到充分证实。但梳理出基本的必要途径并不容易。有了芯片上的 TBI,我们就能够测试许多假设,这些假设非常有用。在活体动物身上很难做到这一点。”
在最近发表在《芯片实验室》上的一项研究中,Shi 领导的研究小组对来自胚胎小鼠的功能性培养神经元簇进行了 3 次 200 克力的打击,每次打击都接近足球运动员单次打击所承受的上限。创伤导致丙烯醛(一种与氧化应激和神经退行性疾病相关的分子)的产生立即激增,以及错误折叠的β-淀粉样蛋白 42 (AB42) 蛋白团块的增加,这种蛋白存在于人脑中称为斑块的肿块中。患有阿尔茨海默病。其他实验追踪了影响、丙烯醛和 AB42 之间的联系。
该设备还可用于测试可能的治疗方法,包括已知可降低丙烯醛水平的药物。在当前的研究中,石的团队使用该设备表明,药物肼屈嗪(一种已知的丙烯醛清除剂,已被美国食品和药物管理局批准用于降低血压)可降低丙烯醛的量和簇中产生的错误折叠的AB42的水平受到打击后的神经元。石长期研究神经退行性疾病、丙烯醛和肼苯达嗪,他表示,芯片上的 TBI 实现了他在二十年的研究中寻求的发现。