Cell发布光遗传学重要成果

Cell发布光遗传学重要成果

      发布在《细胞》(Cell)杂志上的一项新研究,揭示了最神秘的一个大脑区域的秘密。来自Gladstone研究所的科学家们发现了一个控制行走的特异神经回路,并证实在帕金森病中这一神经回路的信号输入遭到了破坏。  

     行走是帕金森病患者面对的一个重大挑战。帕金森病是由于基底神经节(BG)中一种重要的神经化学物质多巴胺耗竭所引起。BG是与许多基本行为如运动、学习、奖赏和动机相关的一个大脑区域。在帕金森病中,BG内的两条信号通路:直接(go)信号通路与间接(stop)信号通路之间失去了平衡。通常,这些信号通路会完美地协同作用控制运动,但在帕金森病中stop信号通路压倒了go信号通路,使得难以执行运动。然而,直到现在人们仍不清楚造成这两条信号通路之间失衡的机制。

     在新研究中,科学家们发现来自BG的go和stop信号通路通过调控脑干中的一组神经细胞控制了运动。研究人员发现,go信号通路选择性激活了脑干中释放神经化学物质谷氨酸的一类神经元,这些神经元负责触发了运动。  

      光遗传学是一项利用光线来激活或抑制大脑中选择细胞的技术,科学家们利用这一创新的研究工具刺激了在微型跑步机上跑动的小鼠的go或stop信号通路,同时记录了脑干中的神经活动。他们发现go信号通路选择性激活了谷氨酸能神经元,导致了小鼠移动,而stop信号通路抑制了这些神经元,使得小鼠停止运动。

      Gladstone研究所助理研究员Anatol Kreitzer博士实验室研究生Tom Roseberry说:“这是第一次我们证实了go和stop信号通路调控了运动。我们阐明了基底神经节与控制运动的脑干之间非常精细的一种联系。”  

      值得注意地是,研究人员发现脑干神经元可以控制来自BG的信号,也就是说,如果谷氨酸能神经元被开启,即便激活stop信号通路动物也能移动。  

      Kreitzer说:“为了了解在帕金森病中行走能力尤其遭到破坏的原因,我们需要绘制出控制运动的神经回路图。我们的研究表明,在脑干中有一组特定的神经元是启动运动的必要及充分条件。这一研究发现为找到新的治疗靶点帮助帕金森患者更容易地行走打开了大门。”  

      帕金森病(PD)是中老年人常见的中枢神经系统变性疾病。其主要病理改变为中脑黑质致密部多巴胺(DA)能神经元进行性变性丢失,纹状体区多巴胺含量减少,以及残存的多巴胺能神经元内形成以α-突触共核蛋白(α-Syn)为主要成分的嗜酸性包涵体——路易小体(LB)。该病起病缓慢,呈慢性进行性发展,以静止性震颤、肌强直、运动减少和姿势步态异常为主要表现。随着全球老龄化的加剧,患病率日趋增多,帕金森病已成为世界各国研究的热点和难点问题。

      由布法罗大学Jacobs医学与生物医学科学学院生理学与生物物理学系教授冯健领导的研究小组,找到了一种方法促进皮肤细胞转化为多巴胺神经元。他们确定了发生这一细胞转化的一个关键障碍,并找到了一种方法来克服它。同时,研究人员说这一研究发现还将产生深远的影响,改变科学家们利用所有细胞开展研究工作的方式。  来自上海交通大学医学院、美国凯斯西储大学等处的研究人员证实,帕金森病相关突变VPS35通过回收利用DLP1复合物导致了线粒体功能障碍。这一重要的研究发现发布在2015年11月30日的Nature Medicine杂志上