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標題: 對重複蠕蟲行為的研究可能對理解人類疾病有影響 [打印本頁]

作者: lonelong 時間: 2019-5-7 09:31 PM 標題: 對重複蠕蟲行為的研究可能對理解人類疾病有影響

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如果你想要記住一首詩，掌握吉他即興演奏，或者只是養成良好的習慣，重複就會很有用。然而，當這種行為變得強迫時，它可能妨礙正常生活 - 有時在諸如圖雷特綜合症和自閉症譜系障礙等精神疾病中觀察到障礙。現在，洛克菲勒的科學家已經確定了一條大腦迴路，它是蠕蟲重複的基礎，這一發現可能最終揭示人類的類似行為。

研究微觀蛔蟲C. elegans，研究人員發現，一種蛋白質的缺陷會導致動物一遍又一遍地重新定向。在Nature Communications中描述，這些觀察結果得到了之前小鼠研究的支持，並表明類似的機制可能會驅動一系列動物（包括人類）的重複行為。

化學清理

科學家們最初開始了解星形膠質細胞，在哺乳動物大腦中發現的星形細胞如何幫助神經元完成它們的工作。人們認為星形膠質細胞除其他外還負責處理突觸中過量的神經化學物質，即神經元之間的連接。這項任務至關重要，因為如果不及時清除化學物質，它們會以意想不到的方式刺激神經元，破壞正常的大腦功能。為了更好地理解這一過程，Shai Shaham實驗室的研究助理Menachem Katz研究了C. elegans CEPsh神經膠質細胞，他懷疑它是星形膠質細胞的蠕蟲。

確認這種懷疑，Katz，Shaham及其同事使用mRNA測序顯示小鼠星形膠質細胞和CEPsh膠質細胞具有相似的遺傳特徵。在其他共性中，兩種細胞類型都產生蛋白質GLT-1，其哺乳動物形式負責清除化學谷氨酸遠離突觸。 Shaham說，這一發現為研究人員提供了一個獨特的機會來定義星形膠質細胞和GLT-1的工作原理。

“科學家多年來一直試圖了解星形膠質細胞的功能，而在哺乳動物中，這並不容易，因為這些細胞對於保持神經元存活至關重要，”他說。 “但在秀麗隱桿線蟲中只有四個CEPsh神經膠質細胞，它們不是神經元存活所必需的。這使我們能夠研究谷氨酸轉運蛋白的特定作用，而不必擔心神經元病的副作用。”

為此，研究人員創造了缺乏GLT-1的秀麗隱桿線蟲。令人驚訝的是，這種消耗不會導致突觸中的谷氨酸積累，如預期的那樣。相反，蠕蟲表現出突觸谷氨酸水平的振盪 - 以及一種特殊的行為缺陷。

“這些動物以瘋狂的速度改變了方向。他們只是繼續前進，後退，前進和後退，”理查德·薩洛蒙家庭教授沙哈姆說。 “當我們分析這種行為時，我們發現它們是以一種非常有趣的模式實現的。”

轉彎，轉彎，轉彎

C.線蟲不時地改變路線是完全正常的。通常，蠕蟲每90秒重新定位一次。但研究人員發現，缺乏GLT-1的蠕蟲將這一行動發揮到了極致：每隔90秒，動物就不會發生一次逆轉，而是爆發。 “就好像一旦他們開始行動，他們就不能停止重複，”卡茨說。

進一步的實驗表明，谷氨酸受體MGL-2的去除阻斷了重複逆轉和突觸谷氨酸振盪。研究人員得出結論，當谷氨酸沒有被有效清除時，這種化學物質會刺激MGL-2，從而引發更多的谷氨酸釋放。然後這個過程循環重複;每次谷氨酸釋放，它都會激活負責啟動逆轉的神經元。

“這些研究結果表明了一種簡單的模型，可以解釋蠕蟲如何發生重複，”Katz說。 “事實證明，這種模式可能會在更複雜的神經系統中起作用。”

實際上，過去的實驗已經表明GLT-1突變導緻小鼠中的重複梳理，並且阻斷小鼠版本的MGL-2的化合物在其他情況下消除了類似的行為。結合秀麗隱桿線蟲的新發現，這項研究表明，異常的谷氨酸分泌可能成為動物王國重複行為的基礎 - 提高它們可能與理解人類病理學重複有關。

與這一觀點相一致的是，人類遺傳學研究發現，強迫症和孤獨症譜系障礙患者的谷氨酸信號傳導相關突變，這兩種情況都伴隨著重複行為。

“我們很高興看到科學文獻中的這些聯繫，因為這意味著我們的研究結果可能有助於揭示一類重要的人類疾病潛在機制，”Shaham說。 “而且，更廣泛地說，我們發現可以在更簡單的蠕蟲中研究和驗證受人類疾病影響的候選基因。”

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