具有攻击性的苍蝇:神经精神障碍的一个强大的新模型

包括攻击性在内的社会行为的改变与一些神经精神疾病有关，如精神分裂症和双相情感障碍。这些疾病与DiGeorge综合征和速度心脏面部综合征一样，都与脯氨酸脱氢酶基因PRODH的突变有关，PRODH位于22号染色体上一个被称为22q11的区域。PRODH蛋白定位于线粒体的内膜，已知参与脯氨酸分解代谢;然而，PRODH和脯氨酸代谢改变导致神经精神疾病的确切机制尚不清楚。研究人员此前使用小鼠模型研究了PRODH在精神分裂症和其他与22q11突变相关的疾病中的作用。现在，来自比利时鲁汶大学和英国布里斯托尔大学的一个研究小组在《卫报》上发表了一项新的研究疾病模型与机制(DMM)通过一种新的果蝇，深入了解PRODH缺陷和行为障碍之间的细胞机制(黑腹果蝇)模型。

这项研究的主要目的是确定是否社会行为的果蝇在这种情况下，以攻击性来衡量，可以用作人类神经精神障碍的模型。特别是，首席研究员Patrick Callaerts和他的团队想要使用苍蝇模型来揭示脯氨酸代谢的作用。这项研究表明，SlgA——一种与人类PRODH最相似的苍蝇蛋白质——广泛存在于成年果蝇的大脑中。然而，只有当大脑的一个特定部分，即侧腹侧神经元(LNv)，受到操纵水平的SlgA和人类PRODH的治疗时，才会诱导异常行为，即攻击性增加。这些结果表明，细胞类型对不同的行为有特定的贡献，脯氨酸代谢需要被精确地调节来驱动正常的行为。研究小组还发现，这些行为变化可能至少部分是由线粒体功能和形态的破坏介导的。

这不是时间的问题

LNv中的细胞，也被称为“时钟神经元”，之前已被确定为调节昼夜节律性的关键起搏神经元。然而，尽管生物钟节律缺陷和睡眠问题与神经精神疾病有关，Callaerts和他的团队发现，SlgA中断并不影响他们的模型果蝇的昼夜节律，这表明果蝇时钟神经元还有其他未知的功能。Callaerts说:“我们的研究结果表明，它们在调节攻击性方面也有作用，这与它们在昼夜节律性方面的作用是分开的。”

多个模型的值

在神经精神疾病研究中，在权衡苍蝇作为模式生物比老鼠的优势时，Callaerts解释说，果蝇有一个广泛的遗传工具箱——科学家用来分析基因功能和遗传相互作用的遗传技术——而且这些工具可以比在老鼠身上更快地产生结果。在果蝇模型中鉴定出的基因可以反过来在小鼠模型中验证。他补充说:“建立多个模型在任何时候都是有价值的。不同模型的互补性应该能让我们更好地了解特定基因对正常行为的意义，进而了解异常行为的遗传原因。”

定义替代疗法

该小组计划进一步确定果蝇作为精神疾病模型的价值和潜力。目前治疗神经精神疾病的有效性并不统一，并受到遗传背景的影响。为了解决这个问题，Callaerts和他的团队正在探索基因组在观察到的对用于治疗的药物反应的变化中的作用双相情感障碍．在另一个项目中，该团队正在调查细胞机制驱使果蝇做出异常行为，再次使用攻击性作为模型的行为。反思他们的研究对有神经精神障碍，卡拉尔茨说:“一旦我们证明了我们的目标的直接相关性果蝇精神病学模型障碍在美国，我们的目标是进行药物筛查。从这个意义上说，我们的工作可能有助于确定替代治疗方案。”