研究发现,大脑中脑中的细胞通信促成了亨廷顿的疾病症状
印第安纳大学研究人员发现,大脑的特定部分中的破裂通信在影响亨廷顿疾病的人的非自愿体育动作中发挥着作用。
亨廷顿舞蹈症是一种无法治愈的遗传性疾病,影响着大约30万美国人。该病涉及脑细胞和运动功能的进行性丧失,通常始于中年,导致不自主运动、精神病和其他严重的认知和情感问题。这种疾病是由一种被称为杭丁顿蛋白的大蛋白质中谷氨酰胺的异常长重复延伸引起的。
由George Rebec领导的研究讲座在IU Bloomington的心理和大脑科学学院教授,亨廷顿疾病的“细胞相互作用模型”,其中这种遗传突变导致了错误的沟通脑的脑皮层和纹状体。纹状体是亨廷顿疾病最大影响的前脑的一部分,导致身体症状。
结果也强烈抵消了先前提出的“细胞自主模型”,其中疾病的症状源于纹状体中突变的亨廷顿基因的存在。
Rebec说:“据我们所知,这是第一个在生物体中发现的证据,表明大脑皮层输出神经元中的突变杭丁顿蛋白基因在塑造纹状体异常活动和相关生理症状方面起着重要作用,这些异常活动在杭丁顿氏症患者中可见。”“研究结果表明,一种针对大脑单一部分的新治疗方法是不够的,因为大脑各区域之间的通讯中断似乎会使病情恶化。”
目前还没有针对亨廷顿氏病的根本原因的治疗方法,只有症状。
“旨在抑制运动的药物不幸的是比化学困扰更好,”Rebec说。“最终,遗传治疗可能是唯一的答案,但更有效和有针对性的药物治疗可以在更直接的未来持有承诺。”
为了进行他们的研究,Rebec和合作者使用了三个老鼠模型:一个在纹状体中有突变的hunttin基因,但在大脑皮层中受到抑制;另一种是亨廷顿氏病,突变的亨廷顿基因没有被抑制;第三组是健康对照组。男女人数大致相等老鼠在研究中被使用。
纹状体接收来自大脑皮层的信息,负责身体功能,从精细的运动控制到复杂的行为,如社会互动。为了评估这些大脑区域之间的功能和交流,科学家们测量了三种类型的老鼠在自由移动时皮层和纹状体中的电子放电模式。在几个月的时间里,所有的老鼠都被定期评估,包括在基因改变的老鼠开始出现亨廷顿舞蹈病的迹象之前和之后。
观察小鼠的行为,如探索(饲养或爬上斜坡墙);梳理(洗脸和抓痒);筑巢(包括巢的大小和所用材料的数量);和休息。筑巢是运动控制退化和认知损害的一个特别重要的措施,因为它需要高度协调的肌肉活动。
监测开始于60周龄到60周龄,亨廷顿疾病的小鼠开始发展症状的范围。
正如先前对患有亨廷顿氏舞蹈病的小鼠的研究所见,与健康组相比,大脑出现了异常的电活动。
但是,在大脑皮层抑制了突变杭丁顿基因的小鼠中,这些症状明显没那么严重。神经活动纹状体这些小鼠的亨廷顿疾病的其他小鼠也得到了改善。
在行为中可观察到电活动的差异。在脑皮层中抑制了突变亨廷顿基因的小鼠表现出较少的电机控制与亨廷顿疾病的其他小鼠相比的问题。
“这些结果强烈表明,大脑皮质产出中的突变亨廷特林基因是亨廷顿氏病的人们身体症状的关键因素,”雷则说。“具有突变亨廷顿基因抑制的小鼠纹状体神经元活性和行为的部分,但重要的,改善大脑皮层这表明纹状体与皮层的相互作用在亨廷顿病的运动功能障碍中起着关键作用。
“展望未来,新的治疗方法将需要对大脑细胞之间的相互作用更加敏感——突变基因仅仅出现在单个区域不是问题,问题还在于受影响区域之间的相互作用。”
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