由凯斯西储大学医学院科学家领导的一个国际研究小组发现了一种新的机制,其中一种蛋白质-神经调节蛋白3 -控制精神分裂症期间大脑中关键神经递质的释放方式。这种蛋白质在患有精神分裂症和其他严重精神疾病的人身上会升高,但这项研究是第一次调查它是如何导致这种严重精神疾病的。
发表在最新一期《美国国家科学院院刊来自世界各地的神经科学家利用遗传、电生理、生化和分子技术揭示了神经调节蛋白3的功能。他们发现它抑制了一种蛋白质复合体,这种蛋白质复合体是神经元正常交流所必需的。研究小组包括来自凯斯西储大学医学院、路易斯斯托克斯克利夫兰退伍军人事务医学中心、乔治亚州奥古斯塔大学、南昌大学和中国广州医科大学的15名神经科学家。
编码神经调节蛋白3的基因的某些变异被认为是精神分裂症的危险因素。这项新研究有助于解释为什么神经调节蛋白3是这种疾病的核心。资深作者林梅博士说:“我们已经确定了精神分裂症易感基因神经调节蛋白3的一种新功能,这为这种毁灭性疾病的细胞机制提供了新的见解,并可能带来新的治疗靶点。”梅教授是凯斯西储大学医学院神经科学系主任。通过了解神经调节蛋白3在大脑中的作用,研究人员可以设计出药物来恢复其在精神分裂症期间的功能。
梅说,每100个美国成年人中就有1人患有精神分裂症,人们对它知之甚少。很难梳理出这种疾病背后的许多相互关联的蛋白质和神经递质。梅的研究概述了在精神分裂症影响的神经元中发现的一种以前未知的机制。
在这项新研究中,研究人员在老鼠身上突变了编码神经调节蛋白3的基因,但只在某些神经元群体中发生了突变。当他们在帮助激活大脑的神经元(称为锥体神经元)中的神经调节蛋白3发生突变时,转基因小鼠表现出与精神分裂症一致的行为。他们有健康的听力和反应,但异常活跃。他们在记忆和走迷宫方面有困难。在社会交往中,老鼠会避开陌生人。这些实验不仅支持了神经调节蛋白3在精神分裂症中的作用,而且还帮助确定了相关神经元的类型。
通过研究小鼠的大脑样本,研究人员了解了神经调节蛋白3在细胞水平上的工作原理。他们发现它抑制了突触中蛋白质复合物的组装,而突触是相邻神经细胞交流的地方。神经元需要一种叫做SNARE的复合物来传递特定的神经递质。特别是,SNARE复合体帮助神经元传递谷氨酸——大脑中最常见的“兴奋性”神经递质。谷氨酸有助于激活神经元,对学习至关重要。谷氨酸失衡会导致精神分裂症症状。
患有精神分裂症、双相情感障碍和重度抑郁症等严重精神疾病的人往往有更高水平的神经调节蛋白3。研究人员通过提高培养神经元中的神经调节蛋白3来模拟精神分裂症患者大脑中的蛋白质水平,发现较高水平的神经调节蛋白3会抑制谷氨酸的释放。具有高水平神经调节蛋白3的细胞不能正常形成SNARE复合物。过多的抑制蛋白阻止了复合物的形成,并抑制了脑细胞中的谷氨酸水平。研究人员得出结论,神经调节蛋白3对大脑中谷氨酸的正常传递至关重要。
梅教授表示,这些发现特别有趣,因为它们表明神经调节蛋白3的工作方式与家族中的其他蛋白质不同。例如,神经调节蛋白1激活了其他类型神经元中完全不同的一组蛋白质。梅的团队发现的神经调节蛋白3的机制甚至与之前描述的该蛋白的其他作用不同。
梅说:“在癌症生物学中,神经调节蛋白3刺激爱博网投领导者另一种精神分裂症的风险基因ErbB4。然而,出乎意料的是,我们发现大脑中的神经调节蛋白3可能不是通过激活ErbB4来起作用的。相反,它调节谷氨酸的释放,而这种新功能不需要ErbB4。”
研究结果表明,神经调节蛋白3可以作为一种新的治疗靶点,帮助治疗精神分裂症或其他精神疾病。针对神经调节蛋白3的药物可以帮助恢复某些类型神经元中的谷氨酸水平——这是一种治疗精神分裂症的新方法。梅说:“确定一种新的作用机制是理解一种疾病和开发治疗干预措施的先决条件。”“当然,到达那里的路可能很长,但我们正在路上。”
期刊引用:
引用此页: