脆弱X综合征是智力残疾的主要遗传原因,是由于基因突变,这种突变在很大程度上消除了脆弱的X蛋白,而脆弱X蛋白是正常大脑发育和功能的关键因素。
脆弱的X蛋白调节神经元功能,包括调节神经回路活动的所谓GABAergic系统中的神经元。该蛋白质的缺失使该系统摇摇,到目前为止,旨在通过补偿缺失蛋白质的功能来重置系统的实验疗法在临床试验中并不有效。
现在,华盛顿大学医学院的研究人员。Louis已经确定了脆弱的X蛋白在GABAergic系统中以前未知的作用。它们表明,该蛋白质调节大脑记忆中心神经元中GABA-A受体的打开和关闭,从而影响这些神经元处理信息的方式,这些信息是学习和记忆的核心部分。
5月17日发表在《细胞报告》上的发现表明,脆弱的X蛋白的作用比之前想象的更复杂,找到有效的治疗方法可能取决于对这种蛋白质丢失影响大脑的无数方式的更细致入微的理解。
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高级作家Vitaly A说,人们认为,由于脆弱的X与单个蛋白质的丢失有关,这是一种我们可以快速理解和修复的简单疾病。Klyachko博士,细胞生物学和生理学教授。但现实是,我们学习得越多,就越明白这根本不简单。我认为临床试验失败的部分原因可能是因为我们不太了解正在发生的事情。我们需要同时修复多个机制,以便患者看到任何有意义的改善。
脆弱的X综合征患者有智力或学习障碍、社会和行为问题,以及大耳朵和长脸等特征性身体特征。他们也经常以友好的性格而闻名。这种情况影响约每7000名男性中就有1名,每1000名女性中就有1名,男性通常受到的影响更严重。脆弱的X基因位于X染色体上,因此雌性遗传该基因的一个好副本和一个坏副本,但雄性只有坏副本。没有解决根本原因的治疗方法。
GABA能系统基于γ氨基丁酸(GABA)从一个神经元到另一个神经元的传播。当它到达时,GABA与受体分子结合,并在接收神经元中触发一系列事件,从而抑制该神经元的活动。过度活跃的GABAergic系统让人们入睡;不活跃的系统与抑郁、焦虑和癫痫发作有关。
为了更好地了解脆弱的X蛋白在GABA能系统中的作用,Klyachko和第一作者Pan-Yue Deng,医学博士,细胞生物学和生理学副教授,研究了有或没有脆弱X蛋白的小鼠大脑中的神经元。具体而言,他们记录了由GABA能系统控制的关键信息处理神经元在海马体、大脑的学习和记忆中心的活动。这些神经元主要通过使用所谓的GABA-A受体来感知GABA的存在。
受体是一个可以打开的通道,允许带负电荷的氯化物离子流入细胞以调节其活性。研究人员发现,脆弱的X蛋白会影响GABA-A受体打开的时间和允许进入细胞的氯化物,从而在神经元内设置基线电荷。这种基线电荷反过来又会影响神经元区分几乎同时到达的多个信号的能力,这是学习和记忆形成所必需的模式分离的关键机制。
Klyachko说,脆弱的X蛋白直接与受体相互作用,受体在神经元处理信息的方式中起着重要作用。这是脆弱的X蛋白的附加功能,它可能是一个重要的功能。这些神经元受体无处不在,它们控制着许多关键的大脑功能。
但Klyachko警告说,不要认为这些发现可以很容易地转化为脆弱X综合征患者的治疗方法。他说,GABA能系统很复杂,小的调整可能会对大脑功能产生意想不到的深远影响。
Klyachko说,我认为有一种非常强烈的愿望——一个可以理解的愿望——立即将每个发现转化为临床试验。但是,如果我们不了解这种蛋白质的所有功能,并试图追求一种特定的机制,它可能会破坏其他机制的稳定性,最终结果是人们不会好转。一种完全不同的方法来治疗这种疾病可能是可能的,但我认为我们需要首先更多地了解它是如何运作的。这只是朝着新方向迈出的第一块踏脚石。