布法罗, 纽约州 — 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健康大脑功能之间的联系。
"希望这一发现最终能为精神疾病和神经系统疾病（如精神分裂症、双相情感障碍和自闭症）提供更广泛的治疗方法，"布法罗大学生理学和生物物理学系教授兼系主任、该研究的高级作者米哈伊尔·V·普莱特尼科夫（Mikhail V. Pletnikov）医学博士、哲学博士解释道，该研究的第一作者是该系研究科学家卡捷琳娜（Kate）·穆尔拉诺娃（Kateryna Murlanova）博士。该研究于本周三发表在《科学进展》（Science Advances）杂志上。
他们发现，在星形胶质细胞中表达的NPAS3基因——这些细胞有助于大脑化学过程——调节支持思维和记忆所需的能量产生。
NPAS3是一种转录因子，这意味着它指导特定基因如何工作并影响细胞功能。
"先前的研究已将NPAS3与认知问题相关的疾病（如精神分裂症）联系起来，但科学家们并不确切知道它可能如何参与其中，"普莱特尼科夫说。
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不佳。
虽然星形胶质细胞长期以来被视为被动的辅助细胞，但研究人员表示，它们现在被认为在大脑代谢和整体功能中发挥着关键作用。
"这项研究展示了NPAS3依赖性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，他们的发现为更精确地治疗神经精神疾病中的认知功能障碍提供了见解，而传统上这一直是一个挑战。
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，小鼠在学习和记忆表现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，"普莱特尼科夫说。
十余年研究历程促成重要发现
普莱特尼科夫在约翰霍普金斯大学任教时就开始研究NPAS3基因，这距今已有10多年。他的合作者在一个成员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神经胶质细胞——神经系统中非神经元的支持细胞——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，虽然最初为精神疾病确定的许多基因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很重要。
穆尔拉诺娃曾在约翰霍普金斯大学在普莱特尼科夫指导下担任实习生，后来加入了他在UB的实验室。她专注于与大脑和行为发育相关的基因变异。
"我很兴奋能成为这一开创性研究的领导者，"她说。
未来研究方向
普莱特尼科夫表示，下一步包括追踪代谢途径，并可能证明乳酸可以作为线粒体功能不良时的能量底物。
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）的代谢变化可能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·普莱特尼科娃（Olga Pletnikova）医学博士；药理学和毒理学系教授萨米尔·哈杰-达哈曼（Samir Haj-Dahmane）哲学博士；以及药理学和毒理学系MD-PhD学生丽贝卡·豪厄尔（Rebecca Howell）。
来自其他许多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·斯托克斯退伍军人医疗中心。
【全文结束】