科学家提出了阿尔茨海默氏症研究的新方法来解决环境风险

在令人失望的阿尔茨海默氏症临床试验结果的背景下,两名研究人员提出了一种未来研究该疾病的新方法。

南加州大学伦纳德·戴维斯老年学学院的Caleb Finch和杜克大学社会科学研究所的Alexander Kulminski提出了一个名为阿尔茨海默氏病暴露体的框架,以解决在理解环境因素如何与遗传因素相互作用以增加或减少该疾病风险方面存在的主要空白。这篇理论文章发表在周二的《阿尔茨海默氏症》杂志上《痴呆症:阿尔茨海默氏症协会杂志》。

芬奇说:“我们提出了一种新的方法来全面评估导致阿尔茨海默氏症的多种脑-体相互作用。”“基因与环境相互作用中环境因素的重要性体现在认知能力丧失的个体差异上,尤其是那些携带增加阿尔茨海默氏症风险基因的人。”

阿尔茨海默氏症:环境和遗传风险因素如何相互作用

年龄增长是阿尔茨海默氏症最重要的已知风险因素,但包括环境暴露在内的许多其他风险因素却知之甚少。南加州大学(USC)的玛格丽特•盖兹(Margaret Gatz)此前对瑞典双胞胎进行的研究表明,阿尔茨海默氏症风险的个体差异有一半可能与环境有关。

阿尔茨海默病的两类基因在暴露模型中被考虑。家族性阿尔茨海默氏症基因占主导地位,这意味着遗传这些基因的人最终会患上阿尔茨海默氏症。另一类包括基因变异,如载脂蛋白E4 (APOE4),其风险随着基因拷贝的增多而增加。在携带APOE4的人群中,有少数人活到100岁甚至更老,却从未患过这种疾病——这表明环境风险是造成这种变异的原因之一。

他们的文章中引用了一项研究,该研究表明,居住在城市、社会经济背景较低或教育程度较低的人群中,携带一种占主导地位的阿尔茨海默氏症基因的人,早于10年前患上痴呆症。

芬奇解释说:“包括暴露于空气污染和社会经济地位低下在内的环境因素使发病曲线发生了10年的变化。”“这在研究文献中有记载,但到目前为止,还没有人对此给予足够的关注。”

更多的例子来自芬奇最近对寄生虫感染和阿尔茨海默病风险基因APOE4之间基因-环境相互作用的研究。在玻利维亚一个名叫提斯曼的前工业化部落中,这种基因的存在,加上慢性寄生虫感染,似乎导致了更好而不是更糟的认知。芬奇说,这一惊人的结果提供了一个例子,说明了暴露概念如何能提高对痴呆症风险的理解。

环境交互的“那些只是一些我们在建设一个更大的框架称为exposome,列出了不同类型的环境因素与阿尔茨海默氏症,但还没有被广泛研究他们如何影响阿尔茨海默病相关的基因,”芬奇说。“这是基因与环境相互作用的故事。”

原来用于了解癌症风险

癌症流行病学家克里斯托弗·保罗·怀尔德于2005年首次提出了“暴露体”概念,以提醒人们需要更多关于终生暴露于环境致癌物质的数据。现在,曝光模型已经成为主流模型,超过了以前将环境因素描述为“一个接一个地”影响风险的特征。

芬奇说:“流行病学家一直在利用这种方法,对他们正在研究的任何东西都有更广阔的视野,无论是铅中毒还是头部外伤。”“我们的观点是,互动需要考虑很多因素,很多影响是附加的。”

Alzheimer's risk illustration

一些环境相互作用的研究人员想要构建一个更大的“阿尔茨海默氏症暴露体”。”(插图/ iStock)

作者说,说白了的概念扩展和利用了美国国家老年痴呆症协会的研究框架,包括基因-环境相互作用,跨越个体年龄和暴露时间。

内源性和外源性风险因素

拟议的阿尔茨海默氏暴露包括宏观层面的外部因素,如生活在农村和城市地区,暴露于污染和社会经济地位,以及个人外部因素,如饮食、吸烟、锻炼和感染。这一外部或外源性区域与内部或内源性因素重叠并相互作用,包括单个生物群落、脂肪沉积、激素和创伤性脑损伤,这已在发展为阿尔茨海默氏症的职业拳击手中观察到。

芬奇说:“分析内源性和外源性环境因素需要考虑这些相互作用的时间。”

研究人员假设,某些相互作用可以改变曝光因子;例如,描述用于吸入空气污染和香烟烟雾的神经毒物的“肺脑轴”和用于由饮食和高血压引起的肾脏老化的“肾-心血管疾病-脑轴”。每个轴可能对每个风险基因有不同的基因-环境相互作用。

未来阿尔茨海默病的研究及危险因素

许多研究着眼于心脏病、中风、高血压、肥胖和糖尿病等病症,目的是了解如何降低这些病症的风险因素,从而降低患老年痴呆症的风险。其他的研究——包括芬奇作为联合首席研究员的研究——调查了城市空气污染是如何加速大脑老化和痴呆风险的。

作者指出,英国生物银行(UK Biobank)和美国的“我们所有人”(All of Us)等大规模行动正在产生巨大的群体;这些海量的数据将为研究说明文中多个因素之间的相互作用提供新的方法。此外,针对这些多层次复杂性的新计算方法可能会识别出针对个体大脑老化的干预措施。

为了进一步研究阿尔茨海默氏症(Alzheimer’s disease)在脑老化和痴呆方面可改变因素的“路线图”,作者提出了几个研究目标,供资助机构和决策者开展大规模的跨国合作行动。他们建议将服务机构和行业的环境数据与现有数据结合起来,并使用个人监测仪监测多种有毒化学品和气体,扩大空气污染、香烟烟雾和家庭毒素的暴露数据。

另一项建议是扩大对其他与年龄有关的疾病和老龄化的研究,将认知老化和痴呆纳入研究范围。作者指出,弗雷明汉心脏研究和长寿家庭研究可以获得具有广泛信息的多代人群体。


该研究由国家老龄化CEF研究所(R01-AG051521, P50-AG05142, P01-AG055367)和AMK (P01-AG043352, R01-AG047310, R01-AG061853)资助。

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新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.usc.edu/160629/alzheimers-environmental-risk-factors-usc-research/

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