突變的酶削弱了有助于控制運動的腦細(xì)胞之間的聯(lián)系

喬治亞州奧古斯塔(2021 年 8 月 17 日)——在一種影響身體運動控制的罕見遺傳性遺傳疾病中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)一種酶的突變會損害神經(jīng)元之間的交流，而這應(yīng)該是固有的拾取能力當(dāng)我們需要跑步而不是步行穿過街道時，我們的步伐。

這種疾病是脊髓小腦性共濟(jì)失調(diào)或 SCA，這是一種由不同基因突變引起的神經(jīng)退行性疾病，其使人衰弱的底線可能包括共濟(jì)失調(diào)——身體運動失去控制——和小腦萎縮，小腦的一小部分塞滿了神經(jīng)元，坐標(biāo)運動和平衡說，費倫茨·迪克博士，神經(jīng)學(xué)家在喬治亞醫(yī)學(xué)院在奧古斯塔大學(xué)。

這種酶是 ELOVL4，它產(chǎn)生非常長的鏈脂肪酸，已知它的突變會導(dǎo)致特定的 SCA 類型 34。具有這種 SCA 類型的動物模型在兩個月大時就會出現(xiàn)運動控制問題，來自 MCG 和大學(xué)的科學(xué)家們俄克拉荷馬州健康科學(xué)中心想確切地知道原因。

“我們發(fā)現(xiàn)突觸反應(yīng)急劇減弱。信息傳遞得更快，傳遞得更快，但他們從來沒有真正得到過信息，”該研究的共同通訊作者迪克在《分子神經(jīng)生物學(xué)》雜志上談到這些神經(jīng)元之間的通信聯(lián)系時說。“他們正在傳輸信號，但是當(dāng)他們不得不調(diào)整突觸連接以協(xié)調(diào)不同的運動時，這在突變敲入大鼠中沒有發(fā)生，”他談到使用基因編輯技術(shù) CRISPR cas9 生成的 SCA34 模型時說。

盡管導(dǎo)致 SCA 的基因突變不同，但一個共同的底線似乎是小腦輸出的改變和對浦肯野細(xì)胞的影響，浦肯野細(xì)胞是小腦中的大腦細(xì)胞，它可以接受大約 100 倍于普通神經(jīng)元的輸入。大細(xì)胞還專門抑制通信，因此它們會關(guān)閉會干擾肌肉激活等事物的信號。Deak 說，在許多形式的 SCA 中，這些關(guān)鍵細(xì)胞的丟失是顯而易見的。

就像繁忙機場的空中交通管制員一樣，這些大腦細(xì)胞顯然會同時監(jiān)控許多不同的輸入，而且它們是唯一從大腦的那部分發(fā)出信息的神經(jīng)元。

浦肯野細(xì)胞的大量輸入來自顆粒細(xì)胞，顆粒細(xì)胞是大腦中最小但數(shù)量最多的神經(jīng)元之一。Deak 說，這兩種細(xì)胞類型都表達(dá)大量 ELOVL4，并且也依賴于這種酶。眾所周知，ELOVL4 對這些細(xì)胞和其他細(xì)胞之間的交流很重要，但為什么仍然難以捉摸。

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