香港科大发现大脑疾病新机理，有助开发新疗法

香港科大发现大脑疾病新机理，有助开发新疗法

2016年09月05日讯 香港科技大学31日发表的一项研究结果，发现导致自闭症、智力障碍和精神分裂等精神疾病的新机理，有助未来研发针对这些疾病的新疗法。

由科大生命科学部嘉里理学教授张明杰领导的研究团队发现，人类大脑负责接收神经信号的“突触后致密区”的两个主要组成蛋白质分子SynGAP和PSD-95，能组装成蛋白质网络结构，而这结构会形成稳定的“油滴状”微滴。研究还发现，自闭症患者脑部的有缺陷蛋白质会改变“油滴状”微滴的组成，从而改变神经元突触的讯号活动。

研究人员表示，上述发现可解释自闭症的发病原因，并有助理解为什么基因突变改变这些蛋白质的相互作用，会导致一系列暂未有方法治疗的中枢神经系统疾病，从而为研发治疗方法注入新灵感。据了解，其他神经精神疾病包括精神分裂、智力障碍和抑郁症等，都有相同的形成机理。

精神疾病简介

精神疾病是指在各种生物学、心理学以及社会环境因素影响下大脑功能失调导致认知、情感、意志和行为等精神活动出现不同程度障碍为临床表现的疾病。精神活动包括认识活动由感觉、知觉、注意、记忆和思维等组成、情感活动及意志活动这些活动过程相互联系紧密协调维持着精神活动的统一完整。大多数精神疾病患者病程迁延、病情波动易复发需要持续规则的药物治疗以控制症状和预防复发。众多研究表明提高精神患者治疗的依从性是控制精神症状改善精神病预后的关键。尽管新一代抗精神病药物和新型抗抑郁剂疗效肯定、副反应较少已受到普遍欢迎但精神患者对这些药物治疗的认知和依从程度仍然是目前精神科临床治疗和护理面临的重要课题。

突触简介

突触是一个神经元的冲动传到另一个神经元或传到另一细胞间的相互接触的结构。突触是神经元之间在功能上发生联系的部位，也是信息传递的关键部位。在光学显微镜下观察，可以看到一个神经元的轴突末梢经过多次分支，最后每一小支的末端膨大呈杯状或球状，叫做突触小体。这些突触小体可以与多个神经元的细胞体或树突相接触，形成突触。从电子显微镜下观察，可以看到，这种突触是由突触前膜、突触间隙和突触后膜三部分构成。

成年人停止在大脑的这一部分生长新的神经元

这篇文章最初是在对话中发表的。这篇文章发表在《生命科学》的专家之声：评论版和洞察版上。

当我们最近的研究遇到重大质疑时，我们并不感到惊讶。毕竟，我们自己对整个调查过程中看到的情况仍持怀疑态度。但是，反复而多样的实验使我们确信我们的结论是正确的：在成人海马体（一个对学习和记忆非常重要的区域）中，新的脑细胞不会生长（或极为罕见）。换句话说，人类记忆回路中新神经元的诞生，在儿童时期下降到成人无法检测的水平。

我们的研究结果引发了健康的争论，因为大约20年来，脑科学家一直认为神经元继续在成人海马体中诞生。成人是否和如何产生新的神经元对于理解我们的大脑如何适应不断变化的生活环境以及我们如何能够修复脑损伤是很重要的。

科学随着收集更多有助于完善和修正理论的证据而进步。作为神经科学家，我们也在根据我们最近的研究调整我们对成人学习必须如何工作的想法。

成人神经发生：动物模型对人类 我们中的一个，阿图罗，从1980年代起就一直在研究新的神经元是如何诞生和集成到大脑电路中的。他是费尔南多诺特博姆在洛克菲勒实验室的成员这所大学当时发表了一系列开创性的论文，表明鸣禽在准备学习新歌时，大脑每一个季节都会产生新的神经元。20世纪60年代早期的研究发现啮齿动物大脑在成年期会产生新的神经元，但这一观点一直备受争议，直到诺特博姆的鸣禽研究使大多数神经科学家相信成年大脑可以产生新的神经元为止，有几项研究在成年人类海马体中发现了新的神经元的迹象，这使得许多研究人员接受，大脑的这一部分也可以在人的一生中自我更新。这个想法激发了人们研究如何增加这种再生能力的兴趣，也许可以避免与年龄相关的大脑功能下降。

事实上，我们开始自己在成年人类海马中寻找新生神经元，因为之前的人类研究估计每天在成年海马中会有700个新细胞诞生。我们想将这一现象与大脑中的另一个区域进行对比，在那里我们最近报告发现的新神经元比在其他动物身上发现的要少得多。

收集证据证明 是阴性的。当阿图罗参观复旦大学合作者杨振刚（音译）的实验室时，出现了一些不同的现象在中国研究了几个保存完好的人脑标本。当阿图罗从中国回到实验室，与梅赛德斯和肖恩分享成年人类海马中新神经元缺失的观察结果时，我们面临着一个挑战：如何证明阴性？我们怎么能确定我们不只是错过了其他研究所看到的新神经元呢？”正如一些评论家所指出的，识别人脑组织中的新神经元是复杂的。通常，研究人员会寻找某些蛋白质的存在，我们知道这些蛋白质是由年轻的神经元产生的。但我们正在研究从死人身上捐赠的大脑样本，也许这些“识别”蛋白在死后会降解。它们也可能有其他的作用，并由其他类型的细胞产生。

所以我们需要使用多种方法来寻找新的神经元。首先，我们检测了一些存在于年轻神经元中的不同蛋白质。接下来我们用高分辨率的光学显微镜和电子显微镜对这些细胞进行了仔细的研究。我们想确定我们报告的任何细胞都会有年轻神经元的独特外观；它们往往有区别于成熟神经元的简单形状，成熟神经元通常较大，有长而精细的分支。我们还观察了该区域基因表达的总体模式，并观察到与年轻神经元相关的基因也出现了类似的下降。此外，我们还寻找了制造年轻神经元的干细胞的证据，它们有自己的蛋白质标记，可以在分裂时被检测到。

我们用这些技术检测的成年海马组织中没有一个显示出年轻神经元或其分裂干细胞父母的证据。

以确保我们的技术甚至能够检测年轻神经元或分裂神经干当我们知道海马体应该存在时，我们在出生前观察了海马体的同一区域。在这些胎儿大脑样本中，我们清楚地看到了大量的新神经元。使用同样的技术，我们在婴儿期、儿童期或青少年早期死亡的人的脑组织中寻找这些细胞。我们看到新神经元的数量急剧下降，直到13岁时几乎没有留下；到18岁和19岁时，我们找不到任何神经元。如果成年人类海马的神经发生继续，这是一种非常罕见的现象。

我们看不见这些细胞可能是由于年轻和年老的脑组织之间未知的差异造成的吗？我们知道在成人大脑的其他部分有非常罕见的年轻神经元，所以我们观察了这些区域。当我们很容易发现这些罕见的年轻神经元时，我们变得更加自信，我们在海马体看到或没有看到的不仅仅是大脑组织老化的产物。

可能与患者死亡前的病史有关，或者样本收集的方式掩盖了大脑还活着时出现的新神经元的证据？为了让我们相信这些组织是尽可能代表成人大脑的，我们研究了世界各地许多不同合作者收集的大脑，看到了相同的结果。

大脑从死亡到保存的时间是否会导致我们无法检测到年轻的神经元？为了验证这一点，我们收集了十几个病人的组织样本，这些病人在严重癫痫的外科治疗中被切除了脑组织。这些样品是我们迅速收集和保存的样品，以使它们的质量最大化。此外，我们观察了两个样本，在死亡时大脑几乎立即被收集和保存，并看到了相同的结果。

我们总共检查了59个大脑，与之前的研究相当。在所有这些病例中，我们都看到了相同的结果：成年海马中没有新神经元的迹象。我们的结论是，如果成年人类海马中有新的神经元诞生，它们是极其罕见的。

那么，其他研究人员有什么发现使他们相信成年人类海马中有新的神经元诞生？以前的研究通常只用一种蛋白质来识别新的神经元。不幸的是，我们发现最常见的蛋白质，一种叫做双皮质素的蛋白质，也可以在非神经性脑细胞（称为胶质细胞）中看到，这些细胞在一生中都会再生。

另一个研究小组尝试了考古学家和地质学家更常用的不同技术：碳14测年。这是一种非常有创意的确定细胞年龄的方法，特别是在我们需要新方法来研究人脑的领域。然而，目前尚不清楚这种方法究竟能多精确地识别神经元，或者是否有其他原因导致放射性碳水平的变化超出细胞分裂，从而产生新的神经元。

留下了大量的研究 ，我们的研究留给我们一个挥之不去的问题——为什么神经发生率会下降？为什么海马体会在其他动物身上，而不是在人类身上，继续产生新的神经元，直到成年？”为了解决这个问题，我们研究了猕猴的海马体，它们在成年后会继续产生新的神经元. 利用人类由于伦理原因通常不可能使用的标记技术，我们追踪了活体动物中新神经元的产生。我们发现，产生新神经元的神经干细胞在出生前会在猴海马中聚集成带状层。这一层甚至在幼年猴体内也存在并含有分裂细胞。当我们回顾新生人类海马体的数据时，我们发现干细胞并没有以这种方式自我组织——这是人类大脑和其他灵长类动物大脑发育的明显区别。

我们的研究只涉及海马体；人类大脑中的许多其他脑区——这是非常大的–尚未进行研究，仍有待探索是否可能存在新的神经元。直接研究人脑的更好方法的发展将有助于研究人员更多地了解人类海马体的可塑性是如何发生的。未来的研究可以确定是否有办法在这个区域重新引发新神经元的诞生。

但是我们的发现意味着什么？我们应该为成年人类海马体缺乏新的神经元而哀叹吗？我们不这么认为。

首先，制造一个新神经元的过程是令人着迷的，并且已经教会了我们许多新的东西。成年神经发生在鸟类、小鼠、大鼠和其他物种身上，应继续成为研究的一个领域。总有一天，这项工作可能会教我们如何在人脑中诱发这种现象。

第二，尽管啮齿动物有大量的新神经元，但我们的大脑运作了几十年——比老鼠的大脑要长得多。事实上，人类的长寿可能与海马神经发生能力的下降有关；我们可能在儿童时期就没有祖细胞了。

我们的研究也提出了新的问题——显然，丰富健康的生活方式确实改善了我们的脑功能，延缓了年龄的下降，即使没有新的神经元。加深对人类大脑发育的理解可能会为老年性脑疾病提供新的治疗和疗法。

Shawn Sorrells，旧金山加州大学医学院神经外科博士后；Arturo Alvarez Buylla，加州大学神经外科教授，旧金山，和梅赛德斯帕雷德斯，神经学助理教授，加州大学医学院，旧金山

这篇文章最初是在对话中发表的。阅读原文。关注Facebook、Twitter和Google+上的所有专家声音问题和辩论，并成为讨论的一部分。所表达的观点是作者的，并不一定反映出版商的观点。这个版本的文章最初发表在Live Science上

你的大脑老化得有多快？科学家鉴定关键基因

Budimir Jevtic/Shutterstock） 你的大脑在你65岁时可能会以惊人的速度开始衰老，也可能不会，这取决于你拥有某个特定基因的哪个版本，一项新的研究表明。

在这项研究中，科学家们发现了一种基因，似乎可以控制大脑衰老的速度，他们还说，它的一个特殊版本可以提供保护，防止一系列与年龄相关的神经疾病，包括痴呆症。

这个名为TMEM106B的基因在65岁左右开始发挥作用。不久之后，这种基因拷贝不好的人的大脑将比那些有工作拷贝的同龄人的大脑要老10到12岁，科学家们说，

这一发现可能使医生能够识别哪些人由于有错误的TMEM106B基因而增加患神经疾病的风险。研究人员说，这也可能有助于开发针对这种基因的药物，以促进更健康的大脑老化。今天（3月15日）发表在《细胞系统》杂志上的这项研究表明：

近年来，科学家们发现了许多与阿尔茨海默病、帕金森病和其他神经疾病相关的基因。

但是这些基因只解释了这些疾病的一小部分，纽约哥伦比亚大学医学中心Taub老年痴呆症与脑老化研究所病理学和细胞生物学助理教授、研究共同负责人Herve Rhinn说到目前为止，神经退行性疾病的主要危险因素是衰老。随着年龄的增长，大脑中的某些东西会发生变化，使你更容易患上脑部疾病。

TMEM106B表达的基于基因的指令可能是“某种东西”，莱茵说。这些说明可以防止或加速老化的破坏。Taub研究所病理学和神经病学教授、该研究的合著者a s a Abeliovich博士说：“老年痴呆症的6大谜团是：如果你看一组老年人，有些人看起来比同龄人老，有些人看起来年轻。”在大脑额叶皮层，也可以看到同样的衰老差异，额叶皮层是大脑中负责更高精神过程的区域。

先前的研究已经将TMEM106B与一种罕见的叫做额颞叶变性的痴呆症联系起来。然而，这项新的研究表明，TMEM106B基因与脑年龄的关系更为广泛，并且根据莱恩和阿贝利奥维奇的研究，TMEM106B基因是老年人保持认知能力的基础。

确定了控制脑老化的因素，这两位研究人员分析了1个以上的基因数据，200具尸检的人的大脑谁没有被诊断为神经退行性疾病活着。他们重点研究了几百个基因，这些基因的表达水平先前发现随着年龄的增长或下降。根据这些信息，他们编制了一张他们称之为“差异老化”的图表，显示了一个人真实的或按时间顺序排列的脑年龄与明显的脑年龄之间的差异。

一个基因，TMEM106B，作为差异老化的遗传驱动力从数据中蹦出来。TMEM106B似乎可以控制大脑中的炎症和神经元丢失。基因有两种形式，或等位基因：一种形式与大脑老化的速率或风险增加有关，另一种等位基因具有保护作用，被认为可以防止老化加速。

每个人都有两个基因拷贝，在一般人群中，约30%的人有两个风险等位基因；约50有一个危险等位基因和一个保护等位基因；20%有两个保护等位基因，莱茵说。【6种对大脑有益的食物】

【TMEM106B】风险等位基因的作用是加性的，从这个意义上说，携带两份风险等位基因的老年人的大脑“看起来”比只有一份风险等位基因的老年人的[大脑]大5岁，这是一种“他们自己看起来比没有风险等位基因的人年长5岁，”莱茵告诉《生活科学》这确实是我们的假设之一，TMEM106B调节人类大脑对年龄相关应激源的系统反应。

在同一项研究中，莱茵和阿贝利奥维奇还观察了生活中受阿尔茨海默病和/或亨廷顿病影响的人的大脑，他们观察到阿贝利奥维奇说：“当人们到了65岁时，TMEM106B就开始发挥作用。”在那之前，每个人都在同一条船上，然后有一些尚未定义的压力开始出现。如果你有两个好的基因拷贝，你对压力的反应就很好。如果你有两个坏的拷贝，你的大脑会很快老化。

TMEM106B可能是一个有吸引力的目标，研究人员希望能创造出能够减缓大脑老化的治疗方法，尽管这种治疗方法需要很多年才能发展出来，研究人员说，

跟随Christopher Wanjek@Wanjek，以幽默的方式每天发布健康和科学方面的推文。Wanjek是《工作中的食物》和《坏药》的作者。他的专栏《坏药》定期出现在《生命科学》上

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