激光诱导单线态氧对β-淀粉样蛋白神经毒性的保护作用及其机制研究

阿尔茨海默病（AD）中β-淀粉样蛋白（βA）聚集引发钙信号紊乱、线粒体功能障碍和氧化应激，导致神经元死亡。俄罗斯研究团队通过1267 nm激光诱导单线态氧（1O2），发现其可抑制βA1-42聚集，降低钙内流和线粒体去极化，保护神经元及星形胶质细胞。该研究为AD的非药物干预提供了新思路，发表于《Life Sciences》。

　　

阿尔茨海默病（AD）作为最常见的神经退行性疾病，其核心病理特征之一是β-淀粉样蛋白（βA）在脑内异常聚集形成的老年斑。尽管βA单体具有生理功能，但其寡聚体（如βA1-42）会破坏细胞膜完整性，形成离子通道，引发钙超载、线粒体能量代谢紊乱和活性氧（ROS）爆发，最终导致神经元死亡。现有治疗手段多针对βA清除或抑制聚集，但药物开发面临巨大挑战。有趣的是，单线态氧（¹O₂）——一种由特定波长激光激发产生的活性氧物种，近年被发现能通过修饰蛋白质结构影响细胞代谢，但其在AD中的潜在作用尚未明确。

俄罗斯研究团队在《Life Sciences》发表的研究中，利用1267 nm激光直接激发细胞分子产生¹O₂，避免了传统光敏剂的化学毒性问题。通过神经元-星形胶质细胞共培养模型，他们发现激光诱导的¹O₂可显著抑制βA1-42聚集，阻断其引发的胞质钙（[Ca²⁺]_c）和线粒体钙（[Ca²⁺]_m）升高，并维持线粒体膜电位（Δψm）和NADH水平。更重要的是，该技术通过抑制NADPH氧化酶活性和PARP（聚ADP核糖聚合酶）过度激活，有效减轻了βA诱导的氧化应激和细胞凋亡。

关键技术包括：（1）原代神经元-星形胶质细胞共培养；（2）1267 nm激光照射系统；（3）钙离子荧光探针Fura-2和线粒体膜电位探针Rhodamine-123实时监测；（4）βA聚集态分析；（5）细胞死亡率检测。

研究结果

1. 单线态氧改变βA诱导的钙信号和线粒体去极化
   βA1-42（5 μM）处理导致[Ca²⁺]_c瞬时升高和Δψm崩溃，而激光预处理使钙响应幅度降低60%，并完全阻止线粒体去极化。

2. 单线态氧抑制βA聚集
   激光照射通过氧化βA的Tyr10、His13等关键残基，改变其疏水性，使βA1-42寡聚体形成率下降70%。

3. 神经保护效应
   ¹O₂处理使βA诱导的神经元死亡率从45%降至15%，星形胶质细胞存活率提高2倍。

讨论与意义
该研究首次揭示无化学辅助的激光-¹O₂系统可通过多重机制对抗βA毒性：物理性阻断聚集、维持钙稳态、保护线粒体功能。相较于传统光动力疗法，1267 nm激光的生物安全性更高（不引发mPTP开放），且避免了外源光敏剂的副作用。作者Olga A. Stelmashchuk等指出，这一技术为开发AD的非侵入性光调控治疗提供了实验基础，未来或可结合靶向照射技术实现精准干预。研究受俄罗斯联邦专项资助（075-15-2025-011），体现了光学医学在神经退行性疾病领域的创新潜力。