精神分裂症大脑中发现异常的12小时循环基因活动

美国匹兹堡大学医学院的研究人员首次证明了人类大脑中基因活动的周期为12小时。发表在开放获取期刊上公共科学图书馆生物学1月24日，马德琳·r·斯科特(Madeline R. Scott)领导的这项研究还揭示了精神分裂症患者死后大脑中12小时节律的一些缺失或改变。

已知精神分裂症患者有几种24小时的身体节律紊乱，包括睡眠/清醒周期，激素水平以及大脑前额叶皮层的基因活动。然而，对于比通常的24小时昼夜节律更短的大脑健康或不健康周期中的基因活动，几乎一无所知。

由于基因转录水平无法在活着的大脑中测量，这项新研究使用死亡时间分析来搜索死后大脑中基因活动的12小时节律。他们关注的是背外侧前额叶皮层因为大脑的这个区域与认知症状和其他异常有关基因表达在精神分裂症中观察到的节律。

研究人员在正常的背外侧前额叶皮层中发现了许多具有12小时节律的基因。其中,基因活性与神经元之间建立连接相关的水平在下午/晚上达到峰值，而与神经元之间建立连接相关的水平则在下午/晚上达到峰值线粒体功能(因此细胞能量供应)在早晚达到峰值。

相比之下，精神分裂症患者死后大脑中活动周期为12小时的基因较少，与神经连接相关的基因完全缺失。此外，尽管线粒体相关基因确实保持了12小时的节律，但它们的活动并没有在正常时间达到峰值。这些节律异常是精神分裂症患者行为异常的原因，还是由药物、尼古丁使用或睡眠障碍引起的，应该在未来的研究中进行检验。

合著者Colleen A. McClung补充说:“我们发现人类的大脑不仅在基因表达中有昼夜节律(24小时)，而且在许多基因中也有12小时节律，这对细胞功能和神经元维持很重要。精神分裂症患者的许多基因表达节奏都消失了，线粒体相关转录物的节奏时间发生了巨大变化，这可能导致在一天中最需要细胞能量的时候，线粒体功能达不到最佳状态。”