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PNAS:癫痫和神经退行性疾病之间的遗传关联

2014.7.24

  从果蝇到人类,Prickle基因突变会引起癫痫——一种大脑疾病,伴随着时间的推移反复发作,影响约1%的人口。虽然Prickle基因已被研究了很多年,但是负责产生Prickle相关癫痫发作的机制仍然是未知的。

  最近,爱荷华大学(UI)的研究人员在2014年7月14日的《PNAS》杂志发表的一项研究,揭示了癫痫病理生理学中的一个新途径。UI研究人员已经确定了在Prickle突变果蝇中出错进而导致癫痫样发作的基本细胞机制。

  本文资深作者、人文与科学学院和Carver医学院儿科系的生物学副教授John Manak说:“据我们所知,这是第一份直接的遗传学证据表明,一个已知人类癫痫基因的果蝇版本发生突变,会通过改变了的囊泡运输而导致癫痫。”

  在果蝇抑制癫痫发作

  一个神经元有一个轴突(神经纤维),从细胞体伸向不同的神经元、肌肉和腺体。信息沿着轴突传递,帮助神经元发挥正常的功能。

  Manak及其同事们发现,易发生癫痫的Prickle突变果蝇,有行为缺陷(如不协调的步态)和电生理缺陷(生物细胞电性能问题),类似于癫痫研究中的其他果蝇突变体。研究人员还表明,改变两种形式Prickle基因的平衡,会破坏神经信息流,并导致癫痫。

  此外,他们表明,减少负责囊泡(细胞内的小细胞器,内含有重要的生物分子)沿轴突结构蛋白方向定向运输的两个马达蛋白,可以抑制癫痫的发作。

  Manak称:“两个马达蛋白(称为驱动蛋白)中任何一个减少,可完全抑制Prickle突变果蝇的癫痫发作。我们使用两种独立的分析,表明我们能够抑制癫痫发作,有效地‘治疗’果蝇的癫痫行为。”

  癫痫和老年痴呆症之间的遗传关联

  以往有研究证明,这种新的癫痫通路参与神经退行性疾病,包括老年痴呆症和帕金森氏综合症。

  Manak和他的同事注意到,两个老年痴呆症相关蛋白——淀粉样前体蛋白和早老蛋白,是同一囊泡的组分,在果蝇中,编码这些蛋白的基因发生突变,会影响囊泡运输的方式,与Prickle突变体中的运输所受的影响惊人地相似。

  Manak表示:“我们特别兴奋,因为我们可能偶然发现了癫痫和老年痴呆症之间的关键遗传关联,因为这两种疾病汇聚到一个相同的路径。这不是一个疯狂的想法。事实上,癫痫资深专家Jeff Noebels博士已经提出了令人信服的证据,表明这些疾病之间存在关联。患有老年痴呆症遗传形式的人,也存在癫痫,这在许多已发表的研究中都有记录。”

  Manak补充说:“如果这种关联是真实的,那么已开发出用以治疗神经退行性疾病的那些药物,可以用来筛选其抗癫痫性能,反之亦然。”

  Manak下一步的研究将涉及用这类药物来治疗易发生癫痫的果蝇,以看看他是否能抑制癫痫发作。

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