《Nat. Neurosci.》:星形膠質(zhì)細胞——亨廷頓氏病的治療新靶點
日期:2014-04-01 09:06:40
根據(jù)加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)在2014年3月30日的《自然神經(jīng)科學(xué)》(Nature Neuroscience)發(fā)表的一項研究報道,調(diào)整一個特定細胞類型在大腦中的鉀吸收能力,可改善亨廷頓氏病小鼠模型的行走能力,并延長其存活時間。這一發(fā)現(xiàn)可為這種毀滅性疾病指出新的藥物靶點。
亨廷頓氏?。?span lang="EN-US">Huntington’s disease,HD),又稱亨廷頓氏舞蹈癥,是一種遺傳學(xué)神經(jīng)退行性疾病,可導(dǎo)致不受控制的運動,最終引起認知能力下降和情緒障礙。這是一種家族顯性遺傳型疾病?;颊哂捎诨蛲蛔兓蛘叩谒膶θ旧w內(nèi)DNA(脫氧核糖核酸)基質(zhì)之CAG三核甘酸重復(fù)序列過度擴張,造成腦部神經(jīng)細胞持續(xù)退化,機體細胞錯誤地制造一種名為“亨廷頓蛋白質(zhì)”的有害物質(zhì)。這些異常蛋白質(zhì)積聚成塊,損壞部分腦細胞,特別是那些與肌肉控制有關(guān)的細胞,導(dǎo)致患者神經(jīng)系統(tǒng)逐漸退化,神經(jīng)沖動彌散,動作失調(diào),出現(xiàn)不可控制的顫搐,并能發(fā)展成癡呆,甚至死亡。亨廷頓氏舞蹈癥的病因主要是家族遺傳或者基因受到外部刺激而發(fā)生突變。只要自雙親任一方遺傳缺陷的基因,皆會表現(xiàn)出病征。目前還沒有治愈的方法,患有侵略性疾病的人可以在短短的十年內(nèi)死亡。延伸閱讀:《PLOS Genetics》:華人學(xué)者參與發(fā)現(xiàn)亨廷頓氏病治療新靶點。
UCLA醫(yī)學(xué)院的生理學(xué)和神經(jīng)生物學(xué)教授Baljit Khakh、神經(jīng)生物學(xué)教授Michael Sofroniew與David Geffen合作,解開了星形膠質(zhì)細胞(astrocytes)——在大腦和脊髓中發(fā)現(xiàn)的大的星狀細胞——在亨廷頓氏病中的作用。
Khakh指出:“出現(xiàn)在大腦中的星形膠質(zhì)細胞,與神經(jīng)元的數(shù)目相等,但還沒有被仔細研究過。它們能夠通過在細胞外保持一個最佳的化學(xué)環(huán)境,使神經(jīng)元彼此之間傳遞信號。我們使用兩種小鼠模型來探討,是否星形膠質(zhì)細胞在亨廷頓氏病中的表現(xiàn)有所不同。”
第一個小鼠模型模仿這種疾病的侵略性和早發(fā)型版本,而第二個小鼠模型模仿一個緩慢發(fā)展的版本。
Khakh和Sofroniew檢測了亨廷頓突變?nèi)绾斡绊懘竽X中的星形膠質(zhì)細胞。特別是,他們研究了星形膠質(zhì)細胞與一種類型的神經(jīng)元之間的相互作用,這種神經(jīng)元在協(xié)調(diào)運動過程中發(fā)揮重要的作用。
一個關(guān)鍵的發(fā)現(xiàn)從數(shù)據(jù)中脫穎而出。在這兩種模型中,具有突變基因的星形膠質(zhì)細胞表現(xiàn)出Kir4.1(使星形膠質(zhì)細胞通過細胞膜吸收鉀的一個蛋白)的顯著下降。這在細胞外留下了太多的鉀,破壞了化學(xué)平衡,增加了附近神經(jīng)元的興奮性——或放電的能力。
Sofroniew稱:“我們懷疑,基因突變,通過減少星形膠質(zhì)細胞中的Kir4.1水平,引起了亨廷頓氏病。反過來,這也會降低細胞的鉀吸收能力。”
他補充說:“當(dāng)過量的鉀集中在神經(jīng)元周圍時,神經(jīng)元就變得過分敏感,太容易放電,破壞神經(jīng)細胞功能,最終破壞身體正常行動的能力。這可能導(dǎo)致了亨廷頓氏病常見的不平穩(wěn)行動。”
為了檢驗他們的假設(shè),科學(xué)家們探索了“如果他們?nèi)藶榈卦黾有切文z質(zhì)細胞內(nèi)的Kir4.1水平會發(fā)生什么?”在一個實例中,結(jié)果非常的驚人。
Khakh稱:“提高星形膠質(zhì)細胞內(nèi)的Kir4.1水平,可改善小鼠的正常行走能力。我們驚訝地看到,小鼠的步幅長度和寬度都回歸到正常水平。這是一個意想不到的發(fā)現(xiàn)。”
Sofroniew稱:“我們的工作,通過展示‘破壞星形膠質(zhì)細胞功能可導(dǎo)致亨廷頓氏病小鼠模型的神經(jīng)元功能’,可以說是開創(chuàng)了新的模式。我們的研究結(jié)果表明,這種疾病還存在神經(jīng)元之外的藥物作用靶點。”
該結(jié)果對于亨廷頓氏病背后的機制之一具有重要的意義,這項研究還提供了比較普遍的意義。Khakh指出:“我們對星形膠質(zhì)細胞可能被用作新的藥物治療感到興奮。星形膠質(zhì)細胞功能障礙也可能參與亨廷頓氏病之外的其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病。”
UCLA研究小組下一步將梳理出可降低Kir4.1的作用機制,并闡明其如何改變神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)。