最近的一项研究表明,大脑体积的变化,特别是杏仁核及其亚区域的变化,与自闭症和精神分裂症等精神疾病的社会行为变化有关,重点研究了小鼠 Tbx1 基因缺失的影响。
Tbx1 基因影响自闭症和精神分裂症患者的脑容量和社会行为,其缺陷与杏仁核萎缩和社会激励评价受损有关。
《分子精神病学》杂志发表的一项研究表明,脑容量的变化与自闭症谱系障碍和精神分裂症等精神疾病相关的社会行为差异有关。
这项研究由德克萨斯大学圣安东尼奥健康科学中心 (UT Health San Antonio) 乔·R·和特蕾莎·洛扎诺·朗医学院药理学系教授 Noboru Hiroi 博士领导,该研究发现,特定基因的缺陷与小鼠的社交行为差异有关。这些行为差异与精神疾病中经常观察到的行为差异相似。
与某些精神疾病相关的遗传变异拷贝数变异 (CNV) 是一种遗传变异,染色体片段的拷贝数与正常拷贝数存在偏差。人们越来越认识到这些基因组变异对大脑结构的影响及其与精神疾病的关联。CNV 通常包含多个基因,但这些变异中单个基因对大脑发育和精神疾病的具体贡献仍未得到充分探索。
一个显著的例子是人类 22 号染色体的 22q11.2 区域,该区域包含 30 多个蛋白质编码基因。其中,Tbx1 基因已成为大脑干细胞功能的关键调节因子,正如 Hiroi 及其同事在之前的研究中强调的那样。Tbx1 中的变异与一系列神经发育和精神疾病密切相关,包括自闭症谱系障碍、精神分裂症、智力障碍和发育迟缓。了解 Tbx1 和该区域内其他基因的作用对于阐明 CNV 相关大脑异常和精神疾病的潜在机制至关重要。
“Hiroi 博士在药理学系的开创性研究极大地促进了我们对自闭症谱系障碍和精神分裂症等精神疾病遗传基础的理解,”德克萨斯大学圣安东尼奥分校朗医学院药理学系教授兼系主任 Daniel Lodge 博士表示:“他最近对 Tbx1 的研究不仅强调了基因-表型相互作用的复杂性,还说明了精确的体积分析如何揭示行为障碍的神经相关性,为潜在的治疗干预铺平了道路。”
脑容量差异在这项研究中,研究小组培育了缺失 Tbx1 基因的小鼠,然后使用体积 MRI 分析探索这些小鼠与野生型小鼠的脑容量差异。他们还评估了缺失 Tbx1 基因的小鼠与未缺失 Tbx1 基因的小鼠的社交行为。
Hiroi 发现,缺乏 Tbx1 的小鼠的杏仁核和周围皮质区域的体积减小,最明显的是杏仁核中一个神秘的小区域,即杏仁核-梨状过渡区。杏仁核是情绪行为调节的关键区域,尽管人们对该区域了解不多,但它与许多参与处理感觉和情绪线索的大脑区域相连。
社交欲望受到影响Hiroi 表示,动物和人类学会使用线索和背景来判断社交体验是否有积极价值。作为社会性动物,当老鼠可以选择与其他老鼠隔离或聚集时,它们往往会选择互动。在这项研究中,野生型老鼠和 Tbx1 缺陷型老鼠可以选择两个围栏——一个有另一只老鼠,另一个没有。虽然野生型老鼠总是选择有另一只老鼠的围栏,但 Tbx1 缺陷型老鼠对于是否有另一只老鼠在场感到矛盾,而是根据其他线索(例如有喜欢的寝具类型的位置)选择一个位置。
“这项研究表明,Tbx1 缺乏可能会影响人类评估社会经验的积极激励价值的能力。”Hiroi 说。
接下来是什么?Hiroi 与德克萨斯大学圣安东尼奥分校细胞与整合生理学系的 Jason Pugh 博士合作,进一步研究了这项研究,以检测 Tbx1 缺陷小鼠杏仁核-梨状过渡区中特定类型神经元的兴奋性。他们还在研究可以在任何发育阶段启动和恢复 Tbx1 杂合性(具有同一基因的两个版本)的模型。Hiroi 表示,完成后,他们计划使用该模型发现杏仁核萎缩的关键发育时期。
Hiroi 表示,杏仁核体积减少似乎起源于胚胎期,因此治疗干预可以针对这一点。此外,杏仁核萎缩的程度可能是自闭症谱系障碍或精神分裂症患者对社交体验理解受损的生物标志。
Hiroi 表示:“这项研究可以作为一种催化剂,将基础科学与人类大脑成像研究以及神经发育障碍患者的研究进行转化联系,而这已经是德克萨斯大学健康圣安东尼奥分校的主要优势。”
Hiroi 博士的 Tbx1 研究的其他作者也来自德克萨斯大学健康圣安东尼奥分校药理学系,以及日本仙台东北大学发育、衰老和癌症研究所;日本千叶国家量子与放射科学与技术研究所;以及日本神奈川县相模原市麻布大学人与动物相互作用和互惠实验室。
参考文献:“Tbx1 杂合小鼠大脑中高度分界的结构改变和社会激励学习受损”作者:Takeshi Hiramoto、Akira Sumiyoshi、Risa Kato、Takahira Yamauchi、Takeshi Takano、Gina Kang、Marisa Esparza、Bailey Matsumura、Lucas J. Stevens, Yukiko J. Hiroi、Takaki Tanifuji、Rie Ryoke、Hiroi Nonaka、 Akihiro Machida、Kensaku Nomoto、Kazutaka Mogi、Takefumi Kikusui、Ryuta Kawashima 和 Noboru Hiroi,2024 年 10 月 27 日,分子精神病学。DOI:10.1038/s41380-024-02797-x
来源:德克萨斯大学圣安东尼奥健康科学中心
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