纽约州布法罗市——布法罗大学雅各布斯医学院和生物医学科学学院的研究人员发现了一个特定基因与大脑健康功能之间的联系。
"希望这一发现最终能够扩展对精神疾病和神经疾病（如精神分裂症、双相情感障碍和自闭症）的治疗范围，"布法罗大学生理学和生物物理学系教授兼主任、医学博士米哈伊尔·弗拉基米罗维奇·普列特尼科夫解释道。他是这项研究的资深作者，与第一主要作者、该系研究科学家卡捷琳娜（凯特）·穆尔拉诺娃博士共同完成了此项研究。该研究成果已于周三发表在《科学进展》期刊上。
他们发现，在星形胶质细胞（帮助调节大脑化学物质的细胞）中表达的NPAS3基因能够调控支持思维和记忆所需的能量生产。
NPAS3是一种转录因子，这意味着它指导特定基因的工作方式并影响细胞功能。
"先前的研究已将NPAS3与涉及认知问题的疾病（如精神分裂症）联系起来，但科学家并不确切知道它可能如何参与其中，"普列特尼科夫说。
当普列特尼科夫、穆尔拉诺娃及其合作者从小鼠的星形胶质细胞中移除NPAS3时，这些星形胶质细胞产生的能量减少；结果，这些小鼠在学习和记忆测试中表现不佳。
研究人员表示，尽管星形胶质细胞长期以来一直被认为是被动的支持细胞，但现在它们被认为在大脑新陈代谢和整体功能中发挥着关键作用。
"这项研究展示了NPAS3依赖的星形胶质细胞线粒体生物能量学与认知功能之间的机制联系，"穆尔拉诺娃解释说。
她补充说，他们的发现为神经精神疾病中认知功能障碍提供了更精确的靶向治疗见解，这在传统上一直具有挑战性。
当研究人员给小鼠注射乳酸（细胞能量代谢的产物）时，记忆问题基本得到纠正，小鼠在学习和记忆性能测试中的表现有所改善。
"许多人认为乳酸与运动有关，但大脑也使用乳酸，"普列特尼科夫说。
十多年的科研历程带来发现
普列特尼科夫在约翰霍普金斯大学任教时就开始研究NPAS3基因，至今已有10多年。他的合作者在一个家庭中发现了一种基因突变，该家庭成员患有严重的神经和精神疾病。他们怀疑NPAS3不足是一个因素。
这一基因发现促使普列特尼科夫将研究重点转向研究神经胶质细胞（神经系统中的非神经元支持细胞）在精神疾病中的作用，特别关注代谢改变和线粒体。
普列特尼科夫指出，虽然为精神疾病确定的许多基因最初仅在神经元中进行研究，但像星形胶质细胞这样的神经胶质细胞（约占脑细胞的50%）对于理解这些疾病也同样重要。
穆尔拉诺娃曾在约翰霍普金斯大学在普列特尼科夫指导下担任研究员，随后加入他在布法罗大学的实验室。她的研究重点是与大脑和行为发育相关的基因变异。
"我很高兴能成为这项开创性研究的领导者，"她说。
继续开展进一步研究
普列特尼科夫表示，下一步将追踪代谢途径，并可能证明当线粒体功能不佳时，乳酸可以作为线粒体的能量底物。
他和穆尔拉诺娃正在撰写一份专注于心理健康治疗的资助提案。虽然他强调乳酸不一定是精神分裂症的下一个治疗方法，但神经胶质细胞（特别是星形胶质细胞）中的代谢变化可能会为治疗精神疾病提供新的靶点。
雅各布斯学院的合著者包括：病理学和解剖科学系研究副教授奥尔加·普列特尼科娃医学博士；药理学和毒理学系教授萨米尔·哈吉-达哈曼博士；以及药理学和毒理学系MD-PhD学生丽贝卡·豪厄尔。
来自其他多个机构的研究人员也做出了贡献，包括罗斯威尔公园综合癌症中心；丹麦转化神经科学研究所；韩国大邱庆北国立大学；韩国脑研究所；约翰霍普金斯医学院；凯斯西储研究大学和转化分子医学研究所；俄亥俄州克利夫兰的大脑健康药物中心；以及克利夫兰的路易斯·斯托克斯退伍军人事务医疗中心。
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