科學人新聞

大腦也會得糖尿病?

2008/07/01 韋納(Melinda Wenner)
越來越多證據顯示,胰島素異常會引起神經退化。

重點提要

越來越多證據顯示,胰島素異常會引起神經退化。

任何糖尿病患者或是認識這些患者的人,都會認同胰島素的重要。這個激素幫助細胞儲存醣類和脂肪以提供能量。當身體不能產生足夠的胰島素(第一型糖尿病)或者對它有異常反應(第二型糖尿病),就會發展成許多循環系統和心臟方面的疾病。但這並不是全貌,最近的研究顯示,胰島素對大腦也很重要——胰島素異常和神經退化性疾病有關,包括阿茲海默症、帕金森氏症和杭丁頓氏症。最新的研究,發現一個和胰島素代謝相關的基因在染色體上的位置,與帕金森氏症有關。


長久以來,科學家相信只有胰臟會製造胰島素,而中樞神經系統完全沒有參與。到了1980年代中期,幾個研究團隊在大腦發現了胰島素與胰島素受體。顯然這個激素不僅可以通過血腦障壁,大腦本身也能少量生產。


在那之後,科學家發現胰島素對於學習和記憶很重要。受試對象在注射或吸入胰島素之後,對於回憶故事情節和其他記憶能力馬上增強了。學習行為也會提高胰島素含量,擅長空間記憶測試的大鼠比起慣於靜止的大鼠,腦部含有較多胰島素。


這些觀察結果讓美國布朗大學的神經病理學家蒙特(Suzanne de la Monte)和同事懷疑,大腦的胰島素是否和阿茲海默症有關,因為阿茲海默症會造成嚴重的記憶喪失。他們比較了健康者和阿茲海默症患者腦中胰島素和受體的含量,發現和學習以及記憶有關的神經區域中,健康者的胰島素平均含量高了四倍,同時胰島素受體也高了10倍。


蒙特解釋:「這告訴我們阿茲海默症患者也可能有一般糖尿病的問題。」她甚至把阿茲海默症當成是「第三型糖尿病」。因為有血腦障壁的連通,大腦胰島素含量也反應了身體其他部位的含量,根據2002年的研究報告,糖尿病患者罹患阿茲海默症的機會比起一般人高了兩倍,這些患者在記憶和學習方面的問題也比較多。


蒙特和其他研究人員,包括西班牙馬德里卡厚爾神經科學中心的神經內分泌學家阿雷曼(Ignacio Torres Aleman)也發現阿茲海默症和腦中第一型類胰島素生長因子(IGF-1)以及受體較少有關聯,IGF-1和其受體的結構,與胰島素和它的受體很像,胰島素可以和IGF-1受體結合,IGF-1也可以和胰島素的受體結合。阿雷曼說:「我們認為阿茲海默症是源自大腦細胞的IGF-1嚴重不足。」


近期有不少研究也把胰島素和帕金森氏症以及杭丁頓氏症連在一起。糖尿病患者罹患杭丁頓氏症的機會比一般人高了數倍,而至少有一半的帕金森氏症患者有醣類代謝的困擾。布朗大學的神經內分泌學家史密斯(Robert Smith)最近發現蛋白質GIGYF2可以和胰島素以及IGF-1的受體結合。為了進一步了解GIGYF2的功能,史密斯找出這個基因在人類染色體上的位置。研究成果發表在2008年4月號的《美國人類遺傳學期刊》,他指出:「我們發現GIGYF2不偏不倚地座落在PARK11的位置。」這是第二條染色體和帕金森氏症相關的區域,但是他還不清楚這個基因在帕金森氏症裡扮演的角色。


事實上,最大的疑問是胰島素和IGF-1的異常如何讓大腦受損?蒙特說:「這是一個關鍵的議題,也是我們努力想要了解的。」有些科學家相信,胰島素參與了阿茲海默症和帕金森氏症患者腦中蛋白質斑的形成。當史密斯將過量的GIGYF2加入神經細胞,大量的GIGYF2結塊並且殺死了細胞。其他研究證實胰島素可以調節類澱粉β蛋白質(amyloid beta)的產生和分解,這種蛋白質形成阿茲海默症患者大腦中的黏稠斑塊。 雖然還不清楚所有的細節,這個領域裡只有少數科學家懷疑胰島素和IGF-1是神經退化性疾病的關鍵因子。很多人將恢復正常胰島素功能當做有潛力的療法,來減輕或者甚至預防神經退化。舉例來說,增強腦中與身體對胰島素產生反應的化學分子,被發現可以減輕阿茲海默症早期患者的認知功能衰退。蒙特說:「這項發現讓人非常興奮!我們有方法可以對抗神經退化疾病,這真是太酷了!」


【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2008年第77期7月號】


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