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种特定基因与健康大脑功能之间的联系。
该研究资深作者、生理学和生物物理学系教授兼系主任米哈伊尔·V·普莱特尼科夫（Mikhail V. Pletnikov）医学博士、哲学博士解释道："希望这一发现最终能为精神分裂症、双相情感障碍和自闭症等精神和神经疾病扩展治疗方法。"第一主要作者、该系研究科学家兼研究助理教授卡捷琳娜（凯特）·穆尔拉诺娃（Kateryna (Kate) Murlanova）哲学博士与他共同完成了这项研究。该研究已于6月17日发表在《科学进展》期刊上。
他们发现，星形胶质细胞（协助大脑化学过程的细胞）中表达的NPAS3基因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。
普莱特尼科夫表示："先前的研究已将NPAS3与精神分裂症等认知问题相关疾病联系起来，但科学家们并不确切知道它可能如何参与其中。"
当普莱特尼科夫、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，星形胶质细胞产生的能量减少；结果，小鼠在学习和记忆测试中的表现较差。
研究人员表示，虽然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代谢和整体功能中发挥着关键作用。
穆尔拉诺娃解释说："这项研究证明了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。"
她补充说，他们的发现为神经精神疾病中认知功能障碍的更精确靶向治疗提供了见解，而这传统上一直具有挑战性。
当研究人员给小鼠补充乳酸（细胞能量代谢的产物）时，记忆问题在很大程度上得到纠正，小鼠在学习和记忆性能测试中的表现得到改善。
普莱特尼科夫说："许多人认为乳酸与运动有关，但大脑也使用乳酸。"
开始研究该基因已逾十年
普莱特尼科夫在约翰斯·霍普金斯大学任职时就开始研究NPAS3基因，距今已超过10年。他的合作者在一个患有严重神经和精神疾病的家族中发现了一个基因突变。他们怀疑NPAS3不足是一个因素。
这一基因发现促使普莱特尼科夫将研究重点转向研究胶质细胞（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。
普莱特尼科夫指出，虽然许多为精神疾病确定的基因最初仅在神经元中研究，但构成大脑细胞约50%的星形胶质细胞等胶质细胞对于理解这些疾病也同样重要。
穆尔拉诺娃曾在约翰斯·霍普金斯大学在普莱特尼科夫指导下担任学员，后来加入他在布法罗大学的实验室。她专注于与大脑和行为发育相关的基因变异。
她说："我很高兴能成为这项开创性研究的领导者。"
继续开展额外研究
普莱特尼科夫表示，下一步包括追踪代谢途径，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，但胶质细胞（特别是星形胶质细胞）中的代谢变化可能为治疗精神疾病提供新的靶点。
雅各布斯医学院的合著者包括：
- 萨米尔·哈吉-达曼（Samir Haj-Dahmane）哲学博士，药理学和毒理学系教授
- 丽贝卡·豪厄尔（Rebecca Howell），药理学和毒理学系医学博士-哲学博士学生
- 奥尔加·普莱特尼科娃（Olga Pletnikova）医学博士，病理学和解剖科学系研究副教授
来自其他许多机构的研究人员也做出了贡献，包括罗斯韦尔·帕克综合癌症中心；丹麦转化神经科学研究；韩国大邱庆北国立大学；韩国脑研究所；约翰斯·霍普金斯医学院；凯斯西储大学和变革性分子医学研究所；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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