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研究发现了大脑连接在罕见的神二号站平台经发育条件下出错的关键原因

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2号站生物学


轴突是神经元的长线状延伸,向其他脑细胞发送电信号。由于轴突的连接,我们的大脑和身体可以完成所有必要的任务。甚至在我们出生之前,我们就需要轴突在整个灰质中生长,并在我们大脑发育的过程中正确连接。北卡罗来纳大学医学院(UNC School of Medicine)的研究人员现在发现了一个关键的原因:为什么连通性会出错,并导致罕见但令人衰弱的神经发育状况。
 
这项研究发表在《发育细胞》杂志上,2号站由北卡罗来纳大学教堂山分校细胞生物学和生理学教授伊娃·安东博士领导的研究人员展示了两个基因突变是如何改变神经元纤毛的功能的。由此产生的功能失调的纤毛影响轴突连接,并导致罕见的Joubert综合征相关疾病(JSRD)。
 
“我们的实验证明,纤毛信号有助于轴突的适当模式的发展和连接,”安东说,他是UNC神经科学中心的成员。“干扰纤毛信号可能导致JSRD轴索畸形。”
 
虽然纤毛存在于大多数细胞类型中,但直到最近,它们在大脑发育中的重要性一直被低估。
 
科学家们现在知道,纤毛可以感知周围的环境,而功能失调的纤毛会在胎儿发育过程中扰乱轴突生长和连接。出生时纤毛功能障碍并伴有轴突生长和连接异常的婴儿可发展JSRD。磨牙征是脑MRI图像中轴突投射的一种特征性缺陷,常被用于JSRD的诊断。患有这种疾病的人会出现发育迟缓、智力障碍、呼吸节律异常、无法控制身体动作等严重的健康问题。但这是如何发生的还不清楚。
 
Anton和他的同事利用小鼠两种基因Arl13b和Inpp5的神经元特异性遗传模型,以及JSRD患者的相关人类突变,以及对初级纤毛信号的化学遗传和光遗传操作,研究了在大脑发育过程中纤毛如何变得功能障碍并影响轴突连接。
 
在小鼠中,他们发现Arl13b或Inpp5e的缺失削弱了初级纤毛作为信号枢纽的功能,从而使他们能够研究纤毛驱动的信号如何调节正常和JSRD大脑的轴突生长和连接。Anton和同事继续描述了纤毛驱动的细胞信号变化,特别是通过主要信号蛋白PI3K - AKT介导的变化,以及AC3有效调节轴突行为的变化。
 
在这项研究之前,初级纤毛在大脑连接形成中的意义还没有明确的定义。在Joubert综合征相关疾病中,2号站代理纤毛失调是如何导致轴突道缺陷的,研究人员也没有确切地了解这一点。
 
通过阐明初级纤毛在大脑连接出现中的重要意义,这项研究帮助我们了解纤毛失调如何导致Joubert综合征相关疾病中的轴突道缺陷。我们的研究表明,在未来,纤毛信号的精确操作可能会被测试和用于缓解纤毛病中的神经元连接缺陷,如JSRD。”
 
伊娃·安东,博士,北卡罗来纳大学教堂山分校细胞生物学和生理学教授

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