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阿尔茨海默病研究新突破!锂元素缺失或成关键一步?

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阿尔茨海默病(Alzheimer’s Disease, 简称AD)的病程发展非常缓慢,大脑究竟从什么时候开始出现异常?研究人员一直都在努力寻找答案。虽然我们已经发现了不少和遗传风险有关的基因,不过,真正导致疾病发生的早期身体改变,至今仍然像迷雾中的灯塔一样难以捉摸,时隐时现。

哈佛大学8月6日于《Nature》期刊刊登的一项重大发现表明:一种我们鲜少留意的微量成分——锂(Lithium),可能在阿尔茨海默病起始阶段就开始逐渐消失,而它的匮乏,或许是导致大脑功能逐渐减弱的重要环节。

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这项工作首次全面检测了老年人大脑内27种常见及稀有元素的含量,揭示出一个令人惊讶的情况:在轻度认知障碍者,即阿尔茨海默病的早期阶段,以及已确诊的患者群体中,仅锂元素在前额叶皮层区域的浓度出现了明显降低。值得注意的是,这种变化发生在病症发展的初期,甚至在出现明显病理改变之前。与此同时,在小脑这个相对不受阿尔茨海默病影响的部位,锂的含量则维持稳定状态。这表明,锂的流失并非衰老过程中必然发生的情况,而是仅限于阿尔茨海默病所特有的脑部区域变化现象。

研究团队又发现,锂元素并非单纯因为年龄增长而减少,而是被某种作用方式束缚住——它被β-淀粉样蛋白(Aβ)沉积物紧紧束缚。借助精密质谱成像手段,科研人员在每位轻度认知障碍和阿尔茨海默病患者的脑组织里都看到,锂在淀粉样斑块中的含量明显增多,并且随着病症加重而更加严重。与此同时,脑组织里那些没有被斑块占用的“自由”锂数量急剧降低,这直接造成它的生物可利用度变差,因而无法执行正常的生理作用。

为了确认锂元素匮乏是否会促使病症发展,科研人员策划了一项周密的动物研究,他们让实验鼠食用一种不含锂成分的食物,导致其体内锂含量自然减少一半左右。实验结果出人意料,阿尔茨海默病模型小鼠和正常衰老的健康小鼠,在缺少锂元素后都很快表现出明显的病变现象:脑内β-淀粉样蛋白明显增多,异常磷酸化的tau蛋白大量聚集,小胶质细胞转为长期发炎状态,突触、轴突以及髓鞘组织开始出现损伤。这些变化在短短五周内就变得很清楚,并且随着时间的延长不断加剧。

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锂缺乏会加速阿尔茨海默病病理进程与认知衰退

情况更加令人不安,这些病变会直接导致智力水平的迅速下滑。在完成水迷宫任务和识别新物体的测试时,缺乏锂元素的实验鼠显示出显著的学习力与记忆力问题,它们的肢体活动能力以及视觉感应等能力没有受到任何影响,这表明思维能力的减退具有针对性。

锂具体怎样起到防护效果呢?相关调查表明,其作用原理或许与一种核心酶类——糖原合成酶激酶3β(GSK3β)存在关联。锂是GSK3β的固有拮抗剂,而GSK3β功能亢进的情况已被确认会诱发tau蛋白发生磷酸化反应,并导致神经元出现损伤。一旦身体内锂元素浓度降低,这种“阻遏”机制就会失效,从而促使神经功能衰退的进程得以快速展开。

单细胞核RNA测序分析显示,锂元素不足会导致大脑里不同种类细胞基因活动出现普遍性调整,这些调整同阿尔茨海默症患者脑内基因转录状况有显著相似之处,特别是在神经细胞和胶质细胞层面。这说明锂不仅是一种化学成分,还是影响大脑基因关联网络的关键信息载体。

最鼓舞人心的是,科研人员采用一种能够阻断淀粉样蛋白沉积的锂化合物——柠檬酸锂(lithium orotate)实施治疗。实验表明,即便在已有病变的老鼠体内,添加该锂化合物依然能够有效抑制β-淀粉样蛋白及磷酸化tau蛋白的聚集,维护神经元构造,并且大幅提升记忆能力。对于健康衰老的动物,锂元素的补充同样减缓了智力功能的下降。

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这项研究彻底改变了我们对于阿尔茨海默病的既有看法。它表明:疾病的发生并非完全由“毒素堆积”引起,而更可能是身体机能失调的早期表现——锂元素平衡的丧失。尤为关键的是,这种失调状态具有可逆转性,并且能够通过外部手段加以控制。倘若在智力功能出现损害之前,借助合理膳食或恰当的药剂来确保大脑中锂元素的充足供应,也许就能为大脑构建一道防御老年痴呆症的屏障。

当前,自然界中锂的分布情况存在地域差异,饮用水、谷物以及蔬菜里都含有微量的锂,不过日常饮食中的锂摄入量或许并不充足。尽管采用大剂量锂药物来治疗精神类疾病已有较长时间,但其引发的不良反应阻碍了持续应用。这项研究成果有助于推动研制出低剂量、高吸收率且能避免病灶累积的锂补充方案,为预防阿尔茨海默病开辟了新途径。

今后,我们大概会像检查血压、血糖那样,也留意起“大脑中的锂含量”。日常喝水、吃饭,也许正悄悄保护着我们的记忆。

参考

Aron, L., Ngian, Z.K., Qiu, C.以及其他人, 研究了锂缺乏与阿尔茨海默病发生的关系, 发表在《自然》期刊2025年版本上, 具体信息请参考, https://doi.org/10.1038/s41586-025-09335-x。

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