阿茲海默症幾乎可以在不知不覺中開始,通常在最初幾個月或幾年偽裝成老年人常見的健忘症。導致這種疾病的原因在很大程度上仍然是一個謎。
但塔夫茨大學和牛津大學的研究人員使用模擬大腦的三維人體組織培養模型發現,通常會引起水痘和帶狀皰疹的水痘帶狀皰疹病毒 (varicella zoster virus,VZV) 可能會活化單純皰疹病毒 (herpes simplex virus,HSV),這是另一種常見的病毒,幫助阿茲海默症的早期階段啟動。
通常,HSV-1——病毒的主要變種之一——在大腦神經元內處於休眠狀態,但當它被活化時,它會導致 tau 和β澱粉樣蛋白的積累,以及神經元功能的喪失——特徵特徵見於阿茲海默症患者。
“我們的研究結果發現,阿茲海默症的一種途徑是由 VZV 感染引起的,它會導致發炎,從而喚醒大腦中的 HSV,”生物醫學工程系研究助理 GBS12 的 Dana Cairns 說。“雖然我們證明了 VZV 和 HSV-1 活化之間存在聯繫,但大腦中的其他發炎環節也可能喚醒 HSV-1 並導致阿茲海默症。”
該研究發表在《阿茲海默症期刊》上。
潛伏的病毒
“我們一直在研究大量已證實的證據,證明 HSV 與罹患阿茲海默症的風險增加有關,”Stern 家族工程學教授兼塔夫茨工程學院生物醫學工程系主任 David Kaplan 說。最早假設皰疹病毒與阿茲海默症之間有關聯的人之一是牛津大學的 Ruth Itzhaki,他與 Kaplan 實驗室合作開展了這項研究。
“我們知道 HSV-1 與阿茲海默症之間存在相關性,並且一些人認為 VZV 參與其中,但我們不知道病毒為使疾病發生而產生的先後順序,”他說。“我們認為我們現在有這些事件的證據。”
根據世界衛生組織的數據,估計有 37 億 50 歲以下的人感染了 HSV-1——這種病毒會導致口腔皰疹。在大多數情況下,它是無症狀的,在神經細胞內處於休眠狀態。
活化後,它會導致神經和皮膚發炎,導致疼痛的開放性潰瘍和水皰。大多數帶原者——根據美國疾病控制與預防中心的數據,這是二分之一的美國人——在病毒進入休眠狀態之前症狀非常輕微到甚至沒有。
水痘帶狀皰疹病毒也非常常見,大約 95% 的人在 20 歲之前被感染。其中許多病例表現為水痘。VZV 是皰疹病毒的一種形式,也可以留在體內,在進入休眠狀態之前找到進入神經細胞的途徑。
在以後的演變中,VZV 可以重新活化帶狀皰疹,這種疾病的特徵是皮膚中的水皰和結節以帶狀圖案形成,並且可能非常痛苦,持續數週甚至數月。三分之一的人終其一生都不時有帶狀皰疹的發作。
HSV-1 和阿茲海默症之間的關聯僅在 HSV-1 被重新活化引發潰瘍、水皰和其他疼痛性發炎狀況時才會出現。
沉睡中的病毒如何甦醒
為了更好地了解病毒與阿茲海默症之間的因果關係,塔夫茨大學的研究人員在由絲蛋白和膠原蛋白製成的 6 毫米寬的甜甜圈狀海綿中重建了類似大腦的環境。
他們把神經幹細胞置入海綿,這些神經幹細胞生長並成為功能性神經元,能夠在網絡中相互傳遞訊息,就像它們在大腦中一樣。一些幹細胞還形成神經膠質細胞,這些細胞通常存在於大腦中,有助於保持神經元的活力和功能。
研究人員發現,在腦組織中生長的神經元可能會感染 VZV,但僅此一項神經元繼續正常運作,並不能導致阿茲海默症標誌性蛋白 tau 和 β-澱粉樣蛋白的形成——這些成分會在阿茲海默病患者的大腦爭行程及累積。
然而,如果神經元已經含有休眠的 HSV-1,一旦感染 VZV 會導致 HSV 的重新活化,以及 tau 和 β-澱粉樣蛋白的顯著增加,並且神經元訊號開始減緩。
凱恩斯說:“這是兩種非常常見且通常無害的病毒,但實驗室研究證實,如果新的 VZV 感染喚醒了休眠的 HSV-1,它們可能會造成麻煩。”
“其他感染和其他因果途徑仍有可能導致阿茲海默症,而頭部創傷、肥胖或飲酒等風險因素發現,它們可能會在 HSV 在大腦中重新出現時夾擊,”她添加。
研究人員觀察到,受 VZV 感染的樣本開始產生更高濃度的細胞激素——參與引發炎反應的蛋白質。Kaplan 指出,在許多臨床病例中,已知 VZV 會引起大腦發炎,這可能導致休眠 HSV 的活化和發炎增加。
HSV-1 活化的重複循環可導致大腦中更多的發炎、斑塊的產生以及神經元和認知損傷的積累。
一種用於預防水痘和帶狀皰疹的 VZV 疫苗也被證明可以大大降低患癡呆症的風險。疫苗可能有助於阻止病毒再活化、發炎和神經元損傷的循環。
研究人員還指出,一些 COVID 患者(尤其是老年人)從 SARS-CoV-2 病毒中經歷了長期的神經系統影響,並且 VZV 和 HSV-1 在 COVID 感染後都可以重新活化。他們說,在這些情況下,建議密切關注可能的後續認知影響和神經退化性病變。
鄭醫師補充:
近期不少長新冠的研究出爐,其中不少患者出現腦霧,而部分研究甚至提醒可能增加失智症風險,以此篇研究的論證來看,極其可能。提醒大家在後疫情時期,透過健康飲食及的生活型態提高免疫力及幫助身體抗發炎,才是預防諸多慢性退化疾病的王道。
參考文獻:
- Dana M. Cairns, Ruth F. Itzhaki, David L. Kaplan. Potential Involvement of Varicella Zoster Virus in Alzheimer’s Disease via Reactivation of Quiescent Herpes Simplex Virus Type 1. Journal of Alzheimer's Disease, 2022; 1 DOI: 10.3233/JAD-220287
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