科技通讯文章

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上海交大发现脑发育神经环路机制

来源: 中国科学报   /  更新日期: 2017-05-24   /  点击量: 168

记者从上海交通大学获悉,该校系统生物医学研究院吴强在一项国际合作研究中,发现原钙粘蛋白基因簇表达的一个特定异构体决定5-羟色胺能神经环路的组装和轴突空间规则排列,相关研究成果日前以长篇研究论文形式发表于《科学》。

  先前研究发现原钙粘蛋白基因簇编码的原钙粘蛋白质群在大脑神经细胞类型多样性和单细胞特异性身份识别以及神经突触信号转导中发挥重要作用,原钙粘蛋白在树突发育和树突自我回避中起到关键作用。

  而5-羟色胺能神经细胞能通过轴突分枝的空间规则排列调节整个大脑上千亿的神经细胞功能,从而通过调节大脑高级认知功能影响人类的复杂行为,5-羟色胺能神经环路异常与抑郁症、焦虑症等多种复杂心理性疾病或精神类疾病密切相关。

  研究人员通过建立和分析多种原钙粘蛋白基因簇打靶敲除或DNA片段编辑小鼠模型,发现5-羟色胺能神经细胞基本上只表达一种单一的原钙粘蛋白异构体,它在5-羟色胺能神经细胞中被特异性敲除后,引起其细胞自主性轴突分枝的空间规则排列紊乱,这些轴突分枝的空间规则排列紊乱造成大脑高级认知功能的异常和抑郁焦虑等行为学症状,但是敲除其他50个原钙粘蛋白异构体后5-羟色胺能神经网络却基本正常。

  结果表明特定的原钙粘蛋白异构体能够通过同源反式相互作用,促进大脑中5-羟色胺能神经环路组装和神经细胞轴突的规则空间排列,从而揭示原钙粘蛋白可能通过5-羟色胺能神经细胞影响抑郁症和自闭症等病理发生的机制。