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大型中性氨基酸或?qū)Υ竽X發(fā)育起到重要作用

文章來(lái)源:全球醫(yī)療器械網(wǎng)發(fā)布日期:2023-05-17瀏覽次數(shù):30
核心提示:一組氨基酸(包括色氨酸、酪氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸)在大腦發(fā)育的某些階段起著關(guān)鍵作用。

大腦發(fā)育包括一系列協(xié)調(diào)的步驟,主要由我們的基因指導(dǎo)。這些步驟中,大腦神經(jīng)元的正確定位和功能至關(guān)重要,否則會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的神經(jīng)病理學(xué)后果。雖然協(xié)調(diào)這一程序的基因突變通常與神經(jīng)發(fā)育障礙有關(guān),但是營(yíng)養(yǎng)缺乏或營(yíng)養(yǎng)不良也會(huì)影響大腦發(fā)育。然而,特定營(yíng)養(yǎng)素的重要性和代謝在大腦發(fā)育中的作用仍然知之甚少。


Gaia Novarino教授和他的團(tuán)隊(duì)在奧地利科學(xué)技術(shù)研究所現(xiàn)在已經(jīng)解決了這個(gè)大腦之謎。在與維也納的幾所大學(xué)的合作中,他們分析了老鼠大腦中的這種營(yíng)養(yǎng)程序后發(fā)現(xiàn),一組氨基酸(包括色氨酸、酪氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸)在大腦發(fā)育的某些階段起著關(guān)鍵作用。通過(guò)神經(jīng)元缺失這些氨基酸導(dǎo)致出生后的嚴(yán)重影響。這些小鼠出現(xiàn)了小頭癥——大腦體積減小,并持續(xù)到成年期,導(dǎo)致長(zhǎng)期的行為變化,好比在孤獨(dú)癥譜系障礙中觀察到的行為變化。相關(guān)研究成果于2023年3月29日在線發(fā)表在《細(xì)胞》雜志上已發(fā)布。


追蹤營(yíng)養(yǎng)物


代謝物是當(dāng)我們分解食物為身體提供能量時(shí)產(chǎn)生或使用的物質(zhì)。在這些代謝產(chǎn)物中,大型中性氨基酸的代謝產(chǎn)物引起了科學(xué)家們的關(guān)注。它是一種人體無(wú)法合成的必需氨基酸,必須通過(guò)食物進(jìn)行攝取。


這篇論文的第一作者、奧地利科學(xué)技術(shù)研究所的博士生說(shuō):“通過(guò)檢查大腦發(fā)育過(guò)程中代謝物的水平,這些物質(zhì)在出生后的神經(jīng)發(fā)育階段顯得尤為重要。此前,Novarino的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種新形式的孤獨(dú)癥,患者無(wú)法將大型中性氨基酸轉(zhuǎn)移到大腦中,這是由于一種名為SLC7A5的基因存在遺傳缺陷。


缺乏LNAA導(dǎo)致大腦變小


這些研究人員進(jìn)行了條件刪除實(shí)驗(yàn),以產(chǎn)生突變小鼠系。將這些品系與健康小鼠進(jìn)行比較,可以評(píng)估基因敲除是否會(huì)導(dǎo)致特征性狀的改變。


在新的研究中,Novarino的團(tuán)隊(duì)刪除了Slc7a5基因,該基因攜帶表達(dá)將大型中性氨基酸帶入神經(jīng)元的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的指令。換句話說(shuō):神經(jīng)元缺乏的氨基酸是沒(méi)有必要的。在胚胎階段,大腦的形成似乎是好的。然而,出生后,神經(jīng)元開始受到低水平大型中性氨基酸的影響。在此期間,由于大腦皮質(zhì)的厚度減少,突變小鼠與健康小鼠相比出現(xiàn)了小頭畸形。


神經(jīng)元的死亡


為了更深入的了解,這些研究人員采用了一種方法來(lái)標(biāo)記和操縱單個(gè)神經(jīng)元。他們發(fā)現(xiàn)大腦皮質(zhì)上層的大部分神經(jīng)元在出生后的頭幾天內(nèi)消失,這些細(xì)胞正在死亡。結(jié)果發(fā)現(xiàn),缺乏大型中性氨基酸的神經(jīng)元活動(dòng)性較低。研究人員表示:“不能正常放電的神經(jīng)元在出生后不久就被淘汰。這就像自然選擇,只有適合的細(xì)胞才能生存?!?/span>


行為的長(zhǎng)期變化


過(guò)了這一關(guān)鍵時(shí)期,神經(jīng)元死亡率和活動(dòng)恢復(fù)正常。然而,較小的大腦尺寸會(huì)一直持續(xù)到成年。突變小鼠開始表現(xiàn)出一些行為異常,包括運(yùn)動(dòng)障礙、社交障礙和多動(dòng)。雖然不能完全重現(xiàn),但這些行為模式與SLC7A5基因突變的患者非常相似,這些患者也表現(xiàn)出小頭癥、孤獨(dú)癥和運(yùn)動(dòng)障礙。


研究人員表示:“我們的研究詳細(xì)地證明,即使新陳代謝和營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)的微小變化也會(huì)對(duì)大腦的發(fā)育和功能產(chǎn)生嚴(yán)重的后果?!?/span>