老年痴呆症以阿尔茨海默病（AD）为最多（50%-80%），其次为帕金森病（PD），还有亨廷顿病（HD）、肌萎缩侧索硬化症（ALS）等。老年痴呆症的发病因素确实有遗传性的，但绝大多数病例（90%-95%）是长期接触不良环境因素的结果。不过，除了大家熟知的淀粉样蛋白假说、陶蛋白假说、乙酰胆碱假说等众说纷纭的臆测外，几乎不知道该病的真正病因是什么。 我们研究发现，硫酸软骨素作为一种硫酸酯成分可以诱导小鼠肠道蜡状芽孢杆菌分泌硫酸酯酶，促进肠道内革兰氏阴性细菌产生的内毒素脂多糖（LPS）穿过肠壁进入血液，引起轻度内毒素血症，不仅诱发类风湿性关节炎早期症状——滑膜炎，而且使大脑组织中TNF-α水平显著升高，出现了神经炎症。同时，我们用含有结核分枝杆菌LPS的胶原-完全弗氏佐剂注射小鼠，已成功诱发AD样炎症损伤及大脑病变。 根据前期结果，我们课题组于 2016年11月7日以Biotic/Abiotic Stress-Driven Alzheimer's Disease为题，在Frontiers in Cellular Neuroscience上在线发表了一篇观点性论文，正式提出了“肠道细菌机会性感染诱发阿尔茨海默病”的假说，并系统论证了各种生物学、物理学、化学因素导致阿尔茨海默病的可能性（Li et al. 2016)。 2016年11月29日，Neurology发表了一篇研究论文，首次报道在阿尔茨海默病患者大脑的淀粉样噬斑中发现了革兰氏阴性细菌的脂多糖及K99菌毛蛋白，证实细菌成分进入大脑与阿尔茨海默病发生密切相关。 Zhan et al. 2016. Gram negative bacterial molecules associate with Alzheimer's disease pathology. Neurology 87:2324-2332 2016年12月1日，Cell发表的一篇论文，验证了某种肠道细菌诱发帕金森病患者神经炎症乃至大脑退化的致病机理。 Sampson et al. 2016. Gut microbiota regulates motor deficits and neuroinflammation in a morsel of Parkinson's disease. Cell 167(6): 1469-1480.e12. 以下是我们发表论文的链接： Biotic/Abiotic Stress-Driven Alzheimer's Disease 以下是我们发表论文的PDF文档： Biotic/Abiotic Stress-Driven AIzheimer's Disease 以下是我们发表论文的照片文档： 以下是本文的内容梗慨： 生物应激诱发神经炎症 假定诱发AD的生物应激包括大脑病原体感染、口腔细菌感染、肠道机会性感染和衰老。大脑被HSV-1、肺炎衣原体、螺旋体、真菌感染可诱发AD（Itzhaki et al. 2016）。肺炎嗜性衣原体（Balin et al. 1998）、幽门螺杆菌（Kountouras et al. 2012）、刚地弓形虫（Prandota 2014）、人免疫缺陷病毒（Borjabad and Volsky 2012）、人巨细胞病毒（Lurain et al. 2013）感染也与AD发生有关。口腔被牙龈卟啉单胞菌、内氏放线菌等牙周细菌感染是诱发AD的高危因素（Noble et al. 2014；Singhrao et al. 2015）。对72-79岁老人的血清免疫球蛋白G（IgG）抗体筛查发现，由奈氏放线菌引起的牙周炎是AD的高风险因素，肯定了脑外病原体感染与AD发生的关系（Noble, et al. 2015）。衰老诱发AD的机制可能是降低大脑温度诱导tau（τ）蛋白过度磷酸化，因为60岁以上老人比20-60岁健康人群的基础体温低0.4°C（El Khoury et al. 2016）。最近发现肠道中产LPS的革兰氏阴性肠杆菌科细菌的相对丰度与PD患者身姿不稳及步履艰难的严重程度成正相关（Scheperjans, et al. 2015）。 非生物应激诱发神经炎症 假定诱发AD的非生物应激又分为物理应激与化学应激。物理应激包括中风（Fiebich et al. 2014）、颅损（Webster et al. 2015）、辐射（Lubitzi I et al. 2016）和低温（Planel et al. 2007），化学应激包括重金属、杀虫剂、溶剂、麻醉剂（Chin-Chan et al. 2015; Maher et al. 2016）和神经毒素（Banack et al. 2010; Brenner 2013; Cox et al. 2016）。低温、衰老和麻醉剂可通过大脑降温促进τ蛋白聚集形成神经纤维缠结（NFT），其余则能促进Aβ沉积产生SP (Carrettier et al. 2015)。 生物及非生物应激驱动的神经炎症信号转导 生物应激的配体-受体特异性结合，包括LPS-toll样受体4（TLR4）、LPS- RAGE和Aβ/SP-RAGE（Yan et al. 1996; Yamamoto et al. 2011）；非生物应激的配体-受体特异性结合，包括晚期糖基化终末产物（AGEs）-RAGE、高迁移群蛋白盒1 (HMGB1)-RAGE和Aβ/SP-RAGE（Mazarati et al. 2011; Horst et al. 2016），由此开启神经炎症信号转导通路。此外，肠道有害细菌（如幽门螺杆菌）感染还能直接激活细胞膜上的NADPH氧化酶，催化ROS生成，促进JAK2-STAT3磷酸化，启动iNOS、MCP-1表达，触发NO大量释放（Cho et al. 2013）。不过，对于幽门螺杆菌等肠道有害细菌与AD的关系，目前还不清楚。
我们在3、4年前开始介入 类风湿性关节炎（RA）的分子病理学研究，创立并验证了“炎症诱发一氧化氮驱动缺氧致血管形成与滑膜增生”的RA病因学说，最近打算进一步探讨自身抗体的形成及其在RA发生中的作用。 既然要立项做研究，就要先查文献。根据我们的经验，先由学生独立查阅后由师生共同查阅的方式效果较好。在学生查阅阶段，应注重“面”，不要局限在国内或国外某个特定的数据库，以防错过有用的文献，同时也不会因为太难而使学生看不懂；而在师生查阅阶段，则应强调“点”，就是针对一个或几个重点、难点问题去国际知名数据库查找最新文献，以收到以点带面、追踪前沿的效果。 第一步，全面覆盖，快速入门 在这个阶段，学生已经花了很多时间查阅大量国内外文献，算是在RA的基础理论方面入了门，并对有关病理和药理知识有了初步了解。比如，已经了解到在RA的 免疫学检测中抗环瓜氨酸肽（CCP）抗体是特异性强的指标之一，而且 还知道 RA患者体内某些蛋白质中的精氨酸被脱掉氨基生成了瓜氨酸，被称为“瓜氨酸化”(citrullination) ，导致人体免疫系统将这种瓜氨酸化蛋白质视为外来抗原而诱发形成抗体，被称为“自身抗体”（autoantibody）， 也查到 瓜氨酸化反应 是由 肽酰精氨酸脱亚胺酶4（PAD4） 催化的。 第二步，以点带面，各个击破 但是，学生对RA患者体内PAD4是如何活化的却不清楚。针对这个问题，我们一起登入NCBI的PubMed检索栏中，键入PAD4进行检索，结果在一篇综述文章中看到下面一段话： Live bacteria, the Gram-negative bacterial cell wall component lipopolysaccharide (LPS), the Gram-positive bacte rial cell wall component lipoteichoic acid (LTA),the fungal cell wall component zymosan,the proinflammatory cytokine TNFα, and H 2 O 2 have been shown to induce PAD4 activity. 也就是说，PAD4的激活因素有多种，但都与感染和炎症有关。有趣的是，RA的发病原因同样是感染和炎症。于是，我立即做出大胆假设：RA的发作与PAD4的激活是平行发生的，而感染性炎症是二者的共同诱因，但RA与PAD4之间没有因果关系！ 第三步，寻找反例，声东击西 要验证以上假说，必须找到涉及二者关系的文献，尤其要得到基因敲除实验结果的支持。于是，我们以关键词PAD4 RA 继续 查找，竟然恰好发现一篇文献使用的正是高效表达肿瘤坏死因子基因的野生型PAD4(+/+)小鼠与基因敲除PAD4(-/-)小鼠所做的研究，其结论是： TNFα-overexpressing mice had increased levels of autoantibodies reactive against native and citrullinated antigens. PAD4 (-/-) mice with TNF α-induced arthritis had lower levels of autoantibodies reactive against native and citrullinated antigens, decreased T cell activation and total IgG levels, and reduced inflammation and arthritis compared to PAD4 (+/+) TNF α-overexpressing mice. PAD4 mediates autoantibody production and inflammatory arthritis downstream of TNF α. 从这个结果来看，似乎不太支持我的假说，因为PAD4的活性与RA的发病程度存在一定相关性，有PAD4的小鼠比无 PAD4的 小鼠关节炎症更为严重。 第四步，寻找正例，左右逢源 我们不愿就此善罢甘休，于是继续搜索又发现另一篇文献，同样是采用野生型小鼠与基因敲除小鼠探讨PAD4与RA的因果关系，从它的标题就得出了结论： PAD4 is not essential for disease in the K/BxN murine autoantibody-mediated model of arthritis 其详细的结论如下： PAD4 activity is readily detectable in the inflamed synovium of WT but not PAD4 deficient animals, as demonstrated by histone citrullination and NET formation. However, PAD4 WT and KO animals develop K/BxN serum transfer disease with comparable severity and kinetics, with no statistically significant differences noted in clinical scores, swelling, joint erosion or joint invasion. PAD4 WT and KO mice develop disease in the K/BxN serum transfer model of arthritis with similar severity and kinetics, indicating that PAD4 is dispensable in this effector phase model of disease. 这意味着我前面的假设得到该结论支持，即PAD4与RA不存在因果关系！比较这两篇文献，前一篇是通过高效表达肿瘤坏死因子诱发RA，后一篇则通过注射RA小鼠血清诱发RA，但两者为何得出不同结论，正好形成了我们即将启动的类似研究的“创新点”！ 第五步，深入分析，融会贯通 至于PAD4是如何被激活的，有一篇文章这么说：在正常情况下，PAD4在高浓度钙离子作用下活性被阻遏，当它与PAD3结合后，其钙离子结合位点被封闭，结果因钙离子无法结合PAD3-PAD4复合体而使PAD4被激活。因此，实际上应该解决为什么PAD3会与PAD4交联的问题。PAD4原本负责染色体组蛋白的瓜氨酸化修饰，像甲基化、乙酰化那样调节基因表达，但由于瓜氨酸修饰组蛋白位于细胞核内，不会接触免疫细胞，因此不会诱导产生自身抗体。 瓜氨酸化蛋白如角蛋白（keratin）、丝聚合蛋白（filaggrin）、波形蛋白（vimentin）等因细胞破裂而释放入血诱发的自身抗体称为“抗瓜氨酸化蛋白抗体”（ACPA）。在RA患者中，可以用人工合成的 环瓜氨酸肽（CCP）抗原检测血清中的 ACPA，称为抗CCP抗体。在基质蛋白酶水解作用下，软骨及骨骼细胞受损而将瓜氨酸化蛋白释放出来，从而在血液循环中诱导相应的抗体。 第六步， 引经据典 ， 举一反三 既然抗CCP抗体是RA特有的，那么谁解决了抗CCP抗体的来源问题，谁就能找到RA的真正病因。不久前，有人发现口腔细菌本身就有一种PAD，可以促进RA的发生和发展。论文发表在2013年9月12日的《国家图书馆——病原体》（PLoS Pathogens）上，以下是该论文的题目及摘要： Porphyromonas gingivalis Facilitates the Development and Progression of Destructive Arthritis through Its Unique Bacterial Peptidylarginine Deiminase (PAD) 牙龈卟啉单胞菌通过其独特的细菌肽酰精氨酸脱亚胺酶（PAD）促进破坏性关节炎的发生和发展 Abstract Rheumatoid arthritis and periodontitis are two prevalent chronic inflammatory diseases in humans and are associated with each other both clinically and epidemiologically. Recent findings suggest a causative link between periodontal infection and rheumatoid arthritis via bacteria-dependent induction of a pathogenic autoimmune response to citrullinated epitopes. Here we showed that infection with viable periodontal pathogen Porphyromonas gingivalis strain W83 exacerbated collagen-induced arthritis (CIA) in a mouse model, as manifested by earlier onset, accelerated progression and enhanced severity of the disease, including significantly increased bone and cartilage destruction. The ability of P. gingivalis to augment CIA was dependent on the expression of a unique P. gingivalis peptidylarginine deiminase (PPAD), which converts arginine residues in proteins to citrulline. Infection with wild type P. gingivalis was responsible for significantly increased levels of autoantibodies to collagen type II and citrullinated epitopes as a PPAD-null mutant did not elicit similar host response. High level of citrullinated proteins was also detected at the site of infection with wild-type P. gingivalis . Together, these results suggest bacterial PAD as the mechanistic link between P. gingivalis periodontal infection and rheumatoid arthritis. Author Summary Clinical and epidemiological data indicates that chronic periodontal disease (PD), one of the most prevalent infectious inflammatory disease of mankind, is linked to systemic inflammatory diseases such as cardiovascular diseases (CVD), rheumatoid arthritis (RA) and chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Nevertheless, the causative mechanisms of association between PD and chronic inflammatory diseases are very poorly understood. Recent findings suggest a causative link between periodontal infection and rheumatoid arthritis via bacteria-dependent induction of a pathogenic response to citrullinated epitopes. In present study we show that infection with viable periodontal pathogen Porphyromonas gingivalis but not another oral bacterium ( Prevotella intermedia ), exacerbated CIA, as manifested by earlier onset, accelerated progression and enhanced severity of the disease, including significantly increased bone and cartilage destruction. The ability of P. gingivalis to augment CIA was dependent on the expression of a unique enzyme peptidylarginine deiminase, which converts arginine residues in proteins to citrulline. This knowledge may create new perspectives in the treatment and prevention of RA in susceptible individuals. 现在留下的问题是：细菌的PAD是导致RA的病因？还是PAD催化的瓜氨酸化仅仅是RA发生过程中平行发生的伴随现象？值得我们好好深入研究。
注：科学界与治疗癌症越来越近了，类似于下面研究的很有希望的研究近年来不断出现。 亨丁頓舞蹈症的介绍请大家参考维基百科： http://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%BA%A8%E4%B8%81%E9%A0%93%E8%88%9E%E8%B9%88%E7%97%87 http://en.wikipedia.org/wiki/Huntington's_disease http://en.wikipedia.org/wiki/Neurodegeneration --------------------------------------------- Huntington’s Disease Protects from Cancer? Swedish researchers have discovered that patients with the neurodegenerative disorder had half the normal expected risk of developing tumors. By Bob Grant | April 13, 2012 Scientists reviewing medical records from Swedish hospitals have found that a surprisingly low number of people with Huntington’s disease developed cancer over the course of nearly 40 years. Only 91 out of more than 1,500 Huntington’s patients (~6 percent) also came down with cancer from 1969 to 2008 in the Scandinavian country, researchers from Lund University and the Stanford University School of Medicine reported in The Lancet Oncology this week. This is 53 percent lower than levels of cancer seen in the general population. Huntington’s disease is caused by a genetic mutation that disrupts the production of proteins called glutamines, and earlier studies had shown similar cancer protective effects in other so-called polyglutamine diseases. “ Clarification of the mechanism underlying the link between polyglutamine diseases and cancer in the future could lead to the development of new treatment options for cancer ,” Jianguang Ji, lead author from the Center for Primary Health Care Research at Lund University, told the BBC. http://the-scientist.com/2012/04/13/huntingtons-disease-protects-from-cancer/
糖尿病表面特征就是血糖浓度过高、尿糖浓度高。 糖尿病深一层原因是胰岛素分泌量不足或者是身体各组织器官对胰岛素的敏感性下降。胰岛素负责促进细胞从血液中吸收葡萄糖，胰岛素分泌量不足会导致葡萄糖不能有效地被组织器官吸收，以致其在血液中大量滞留。体内各器官对胰岛素敏感性降低，收到了胰岛素信号，但是它们消极怠工，少吸收葡萄糖，结果也是血液中葡萄糖浓度上升。 糖尿病再深一个层次的原因，是什么引起胰岛素分泌不足或者各组织器官对胰岛素不敏感呢？有些人可能是先天的遗传基因出了问题。胰岛素基因表达某个环节故障，或者细胞感受胰岛素并做出反应的一系列过程中某一环节出了故障。这种先天性的糖尿病患者只能暂时靠药物缓解，寄希望于基因治疗技术快一点成熟普及。 另外一些糖尿病患者就不是遗传基因的问题，而是不良的生活习惯导致的（这里说的不良不是从道德角度看的不良习惯，而是从纯生理角度）。流行病学研究发现，上夜班常熬夜的人代谢紊乱、糖尿病等很多疾病发病率高。2007年 世界卫生组织竟然把上夜班看作是一种可能的致癌因素 。 那熬夜、生活紊乱是怎样引起糖尿病的呢？最近研究表明，睡眠不足会导致人体内各组织器官对胰岛素的敏感度下降，而破坏生活节律则直接导致胰岛素分泌量降低。睡眠不足和作息紊乱的影响很大，只要几个星期就可以大幅度改变血糖浓度。 现代社会，人类受到很多疾病困扰，人们怀疑是现代社会生活方式或者污染引起的呢，还是过去人类也有这么多病，只不过过去没有检测手段落后没发现呢？从糖尿病的这些研究结果看，现代社会的生活方式可能确实是一些疾病高发的原因。追求健康的生活，在不影响生活质量的前提下，最好尽量接近自然状态，如日出而作、日落而息。至少从糖尿病看， 丰富多彩的夜生活就像毒品 一样，表面舒服，对身体伤害很深。 补充：今天出版的Science上也绍了该研究结果 CIRCADIAN RHYTHMS: Sleep Study Suggests Triggers for Diabetes and Obesity 2012.04.13 参考文献 Cristina Luiggi, The Dark Side of Working Nights . The scientist. April 11, 2012,
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