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特定基因与健康大脑功能之间的关键联系。
"这项发现有望为精神分裂症、双相情感障碍和自闭症等精神神经疾病拓展治疗方案，"该研究资深作者、生理学与生物物理学系主任米哈伊尔·V·普列特尼科夫教授解释道。该研究由生理学与生物物理学系研究科学家卡特琳娜·穆尔拉诺娃担任第一作者。
发表在《科学进展》期刊的研究表明，表达在星形胶质细胞（协助调节大脑化学环境的细胞）中的NPAS3基因，调控着支持思维和记忆所需的能量生成过程。NPAS3是一种转录因子，这意味着它能指挥特定基因的工作方式并影响细胞功能。
"先前研究已将NPAS3与精神分裂症等认知障碍疾病相关联，但科学家始终不清楚其具体作用机制，"普列特尼科夫表示。当研究团队从小鼠星形胶质细胞中移除NPAS3后，这些细胞产生的能量显著减少，导致小鼠在学习和记忆测试中表现不佳。
研究人员指出，虽然星形胶质细胞长期被视为被动支持细胞，但现在已被确认在大脑代谢和整体功能中发挥关键作用。"本研究首次阐明了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，"穆尔拉诺娃解释道。她补充说，这些发现为神经精神疾病中认知功能障碍的精准靶向治疗提供了新思路，而传统疗法在该领域始终面临挑战。
当研究人员向小鼠补充乳酸——细胞能量代谢的产物后，其记忆缺陷基本得到纠正，学习和记忆测试表现显著提升。"许多人认为乳酸仅与运动相关，但实际上大脑同样需要利用乳酸，"普列特尼科夫说。
十余年研究积淀的突破
普列特尼科夫在约翰斯·霍普金斯大学任教期间就开始研究NPAS3基因。当时其合作者在患有严重神经精神疾病的家族中发现基因突变，怀疑NPAS3不足是致病因素。这一发现促使他将研究重点转向神经胶质细胞（神经系统中的非神经元支持细胞），特别是其代谢改变与线粒体功能在精神障碍中的作用。
"虽然精神疾病相关基因最初仅在神经元中研究，但构成大脑约50%细胞的星形胶质细胞等胶质细胞对理解这些疾病同样至关重要，"普列特尼科夫强调。穆尔拉诺娃曾在约翰斯·霍普金斯大学师从普列特尼科夫，后随其加入布法罗大学实验室，专注于脑发育与行为相关的基因变异研究。"能成为这项开创性研究的领导者，我倍感振奋，"她说。
未来研究方向
普列特尼科夫表示，下一步将追踪代谢通路，验证乳酸能否作为线粒体功能异常时的能量底物。他与穆尔拉诺娃正在撰写聚焦精神健康治疗的基金申请书。"虽然乳酸未必是治疗精神分裂症的直接方案，"他强调，"但胶质细胞特别是星形胶质细胞的代谢改变，可能为精神疾病治疗提供全新靶点。"
雅各布斯医学院的合著者包括：病理学与解剖科学系研究副教授奥尔加·普列特尼科娃；药理学与毒理学系教授萨米尔·哈吉-达曼内；以及同系MD-PhD学生丽贝卡·豪厄尔。其他合作机构涵盖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、约翰斯·霍普金斯医学院、凯斯西储大学、克利夫兰转化分子医学研究所、克利夫兰脑健康药物中心以及克利夫兰路易斯·斯托克斯退伍军人医疗中心。
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