约翰·霍普金斯医学院的研究人员报告说,用基因工程老鼠进行的新实验发现,一系列自闭症类型和脑细胞异常之间存在明显的联系。脑细胞的化学物质输出锻造出对爱和社交的柏拉图式(非性的)情感。
研究人员说,这些发现可能最终推动自闭症治疗的发展,这些治疗针对的是由单细胞催产素神经元(哺乳动物下丘脑中的脑细胞)异常引起的疾病症状。
10月27日,《神经元》在线版发表了这项实验的报告。
研究人员追求的证据连接,因为知道的变化形式和自闭症谱系障碍的症状,因为这些与脆性X——一种遗传疾病,发生在6000年一个4000年男性和一个女性,频繁的特点是无法形成密切的社会关系。
“自闭症的定义是受损的社会行为,但并不是所有的社会行为都是一样的,”医学博士古尔·多伦说,他是约翰霍普金斯大学医学院的神经科学副教授。“自闭症患者通常在建立亲密的家庭关系上比建立友谊更容易。我们的实验证明,这两种情感是由不同类型的催产素神经元编码的,而其中一种催产素神经元的破坏是导致自闭症典型社交障碍的原因。”
多伦说,一个多世纪以来,科学家们已经知道下丘脑中有两种类型的神经元。这些神经元会释放所谓的“爱的荷尔蒙”催产素,它能在分娩时引起宫缩,减轻压力,促进包括人类在内的哺乳类动物之间的关系。
magnocellular催产素神经元,这是一种oxytocin-releasing神经元,释放大量的催产素对大脑和身体——500倍或以上parvocellular释放的催产素神经元,这限制了其范围和避免洪水身体强烈的爱的感觉。
顾名思义,magnocell催产素神经元比其他神经元更大,可以将它们的类似手臂的轴突送出血脑屏障。在它们的功能中,大细胞催产素神经元激发了孝顺的爱——也就是Dolen所说的“疯狂的爱”——以及婴儿和母亲之间以及性伴侣之间的联系。
多伦的研究表明,单胞催产素神经元(源自希腊语单词“细小”或“小”)也编码社会行为,但与大胞神经元编码的方式不同。大细胞的催产素神经元编码与生殖相关的社会行为(成对结合和父母结合),单细胞的催产素神经元编码与Dolen所说的“适度的爱”相关的社会行为,或对社区(朋友和同事)很重要的柏拉图式的爱。
为了研究自闭症症状是否以及如何与magno和parvocellular神经元或两者的分裂有关,Dolen和她的团队首先对老鼠进行基因工程,让它们在所有的后叶催产素神经元magno和parvo上发出荧光。然后,知道了magnocells神经元将它们的轴突和化学物质投射到血/脑屏障之外,研究小组使用了停留在屏障内的染料来标记单细胞神经元——单细胞神经元更稀有,更难以检测,而且体积更小。
接下来,多伦得到了约翰霍普金斯大学科学家、忠实的戈夫博士的帮助。戈夫博士是绘制单个细胞基因图谱的专家。这项被称为单细胞测序的技术专门读取单个细胞的RNA (DNA的遗传近亲),它可以显示细胞的遗传密码是如何被读取的,以及正在生成哪些蛋白质。我们遗传密码的读取方式使得一种细胞类型与另一种细胞类型不同。
“这项研究是对参与社会行为调节的两种密切相关的神经元的全面描述,”约翰霍普金斯大学医学院的遗传医学助理教授戈夫说。"使这个研究如此独特的原因之一是这个特性的多模态方面;将解剖学、形态学、电生理、转录、遗传和行为特征联系起来,以充分定义这两种类型神经元之间的相关和重要区别。”
研究小组使用了单细胞测序和其他基因追踪工具和技术,以确保大细胞和单细胞神经元的亚群确实是不同的,因此他们可以改变每一组的基因,以确定这种改变是否会在小鼠身上诱发类似自闭症的行为。研究人员测量的内容包括老鼠对社交互动的喜爱程度,以及它们对与这些社交互动相关的事物(比如床上用品)的喜爱程度。
为了在老鼠身上重现自闭症的模型,科学家们转向了与脆性X染色体有关的FMR1基因。脆性X染色体是一种以智力障碍为特征的遗传性疾病,也是自闭症最常见的病因之一,约有5%的自闭症患者患有这种疾病。
在人类中,FMR1基因是通过一个细胞过程被沉默的,杏耀注册这个过程向基因中添加了一种叫做甲基的化学物质。同样的过程不会发生在老鼠身上,所以为了复制异常的FMR1基因,科学家通过基因工程使老鼠的大脑或单细胞神经元中没有功能的FMR1基因。
研究人员研究了没有FMR1基因的老鼠是如何评价与作为代孕父母的成年雌性老鼠建立社会关系所带来的回报的。这些老鼠学会了喜欢与代理父母有关系的床上关系,但不喜欢与同伴老鼠有关系的床上关系——这表明导致自闭症的基因突变选择性地破坏了柏拉图式的爱情,但却保留了孝道。
当科学家只在单细胞而非大细胞细胞中删除FMR1基因时,小鼠产生了相同的反应:与同龄小鼠相比,它们对与代理父母相关的事物具有完整的亲和力。科学家们在催产素magnocell中缺少FMR1的老鼠身上没有发现这种偏好。
在进一步的一系列实验中,为了确定产生催产素的神经元的发现的特殊性,科学家们研究了与自闭症风险相关的某些基因是如何在两种催产素神经元中被开启或关闭,或者表达的。他们发现,与大细胞神经元相比,更多的自闭症风险基因在单细胞神经元中表达水平更高。然而,当科学家们观察精神分裂症、阿尔茨海默病和糖尿病的基因时,发现这两种催产素神经元的基因表达没有这种差异。
“这告诉我们,我们所看到的这两种催产素神经元之间的差异与以受损的社会行为为特征的疾病有关,但与这种行为不是明确症状的疾病无关,”Dolen说。
她还指出,
杏耀平台经营之道 ,“大脑中可能发生的情况是,尽管所有的脑细胞都可能携带与自闭症相关的特定突变,但一些神经元更容易受到与社会联系相关的症状的影响。”
Dolen计划对与其他类型自闭症相关的基因进行类似的研究。她说,她的工作可能表明,目前正在测试的用于自闭症的药物——比如鼻内催产素——可能无效,因为这些治疗针对的是大细胞神经元,而新研究表明,大细胞神经元不是自闭症的核心。相反,她说,他们的证据表明,杏耀开户单细胞催产素神经元应该是孤独症药物开发的重点。