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Nature Aging:ULK1通过NAD⁺-SIRT1轴去乙酰化Tau,为阿尔茨海默病开辟新靶点

ULK1随衰老、阿尔茨海默病不断降低,激活它可经自噬-NAD⁺-SIRT1通路清除tau毒性、恢复记忆,小分子激动剂与运动、断食均可激活该通路护脑。

 


 

据世界卫生组织统计,全球有超 5000 万阿尔茨海默病(AD)患者,至今没有能逆转病程的特效药。现长久以来学界公认,大脑里堆积的β淀粉样斑块(Aβ)、tau 神经纤维缠结是致病核心,但一直鲜有人研究如何在蛋白聚集之前,掐断病源。

暨南大学今年6月发表在《自然衰老》的一项研究,显示他们发现一种关键蛋白ULK1,可以在大脑中激活线粒体自噬。更关键的是,动物实验证实:ULK1激活能提升脑细胞NAD+水平,唤醒长寿蛋白SIRT1,从而在tau蛋白形成缠结前,直接消除它的早期毒性修饰,斩断衰老和痴呆互相加重的恶性循环[1]。

ULK1 随年龄增长持续下降,AD患者中水平降低

ULK1是什么?简单来说,就是启动自噬。

当细胞感知到营养缺乏、能量不足或氧化应激时,ULK1会被激活,进而招募下游蛋白(如FIP200、ATG13、ATG101)形成"ULK1复合体",启动自噬体的形成。没有ULK1,自噬这条生产线就无法开工。

研究团队首先在人类队列中验证了ULK1与衰老和AD的关联:他们总共纳入了 75 名认知健康老人、316 名阿尔茨海默受试者(含轻度认知障碍 MCI 与重度痴呆),通过长达 4 年的随访,研究者发现:仅 4 年,健康老人血液 ULK1 下降 41.35%,脑脊液 ULK1 降低近20%;而阿尔茨海默患者血液、脑脊液里的 ULK1 水平远低于同龄人。

4年随访中,血清中的ULK1水平降低了41.35%,脑脊液含量降低了19.18%(参考资料[1])

解剖人脑样本发现,负责记忆的海马、内嗅皮层、前额叶中,兴奋性神经元的 ULK1 大幅减少,且蛋白下降程度和 tau 病变分期也是完全同步的。简单来说:年纪越大,ULK1 越少;一旦发展成阿尔茨海默,ULK1 还会断崖式下跌

动物实验:修复ULK1,认知能力全面回升

但关联不等于因果。让小鼠多表达ULK1,会发生什么呢?

为了验证ULK1是否直接导致AD的进展,研究团队构建了全身性ULK1过表达小鼠(Ulk1OV),并将其与两种经典AD模型小鼠杂交:5xFAD小鼠(Aβ病理模型)和hTau.P301S小鼠(Tau病理模型)。

研究发现,在Aβ病理模型小鼠中,过表达ULK1可以修复小鼠的学习和记忆能力,患病小鼠在新物体识别、Y 迷宫、莫里斯水迷宫中,受损的学习与空间记忆都恢复至正常小鼠水平。

ULK1在5xFAD小鼠中过度表达改善了小鼠的记忆能力

而在 Tau 病理模型 hTau.P301S 小鼠中,研究者同样观察到过量表达 ULK1 能显著改善小鼠的空间记忆,同时脑内Tau缠结减少了约36%。

过量表达 ULK1显著减少了小鼠脑内Tau缠结

除此之外,科学家们还理清了 ULK1 阻断 Tau 病变的完整内在通路。

ULK 通过自噬 - NAD⁺-SIRT1 通路阻断 acTau-Lys174 介导 Tau 缠结

这是本项研究最关键的机理突破——阐明了ULK1如何精准阻断tau蛋白的致病性修饰

研究人员发现:在小鼠的海马体中,ULK1 水平升高会全面激活细胞自噬与线粒体自噬, 同时NAD⁺水平也显著提高;而 NAD⁺是长寿蛋白 SIRT1 (去乙酰化酶)的必需辅酶,因此研究人员检测了去乙酰化酶的活性。

过表达ULK1显著提升了NAD+水平

果不其然,过表达了ULK1的小鼠大脑中的SIRT1去乙酰化活性也很高,这说明充足的 NAD⁺激活了 SIRT 的去乙酰化功能。

而Tau蛋白的乙酰化修饰通常是Tau病理缠结加重的原因之一,这给了研究人员一个提示,小鼠脑中消失的蛋白缠结会不会是因为SIRT1的去乙酰化修饰呢?他们印证了自己的猜想。

科学家们通过原级皮层神经元染色实验反向证明了这一点,人为阻断 SIRT1 活性后,即便高表达 ULK1,也无法降低乙酰化 Tau、无法缓解 Tau 相关损伤。

小分子药物干预可通过ULK1-NAD+-SIRT1轴逆转AD

为了探索临床转化可能,基于这套清晰的分子机制,团队筛选出特异性ULK1小分子激动剂Rac-BL-918。

在HEK293 tau种子聚集模型中,Rac-BL-918处理显著抑制了Tau蛋白聚集,且这种抑制效果完全依赖于ULK1——敲除ULK1后药物失效。而在秀丽隐杆线虫Tau模型中,Rac-BL-918给药有效恢复了AD样线虫的联想记忆能力。

给AD模型小鼠施用ULK1激活剂Rac-BL-918可改善记忆力

这一结果让我们看到了临床转化的可能性,也给更多期待药物达到治疗阿尔茨海默症的患者和医生一线希望。

这项研究在此向我们强调:大脑的衰老不是从出现症状才开始的。在认知正常的老年阶段,ULK1已经在悄然下降,自噬系统已经在缓慢失能。保护大脑,宜早不宜迟

但好在,自噬是可以被"激活"的。除了药物,热量限制、运动、间歇性禁食等生活方式干预均已知可通过AMPK-mTOR-ULK1轴激活自噬。虽然这些干预无法替代药物治疗,但在衰老和认知保护的长期战役中,它们可能是成本最低、副作用最小的"基础疗法"。






参考资料:

[1] Pan, J.-P. et al. Reduced ULK1 links impaired autophagy and mitophagy to Alzheimer’s disease pathology. Nature Aging 6, 1079–1102 (2026).

[2] Pan, J.-P., Zhang, J., Wang, P.-J., Chen, G. & Fang, E. F. Mitophagy mitigates tau acetylation via the ULK1-NAD+/SIRT1 axis in Alzheimer’s disease. Taylor & Francis (2026).










 

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