NIH小鼠研究确定了口吃中涉及的脑细胞类型

2019年8月20日15:42:38NIH小鼠研究确定了口吃中涉及的脑细胞类型已关闭评论
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研究人员认为,口吃 – 一种潜在的终生和使人衰弱的言语障碍 – 源于大脑中控制言语的电路问题,但这些问题的确切方式和地点尚不清楚。科

研究人员认为,口吃 - 一种潜在的终生和使人衰弱的言语障碍 - 源于大脑中控制言语的电路问题,但这些问题的确切方式和地点尚不清楚。科学家使用小鼠口吃模型报告说,大脑中称为星形胶质细胞的细胞丢失与口吃有关。这些小鼠经过工程改造,其先前与口吃有关。该研究发表在“美国国家科学院院刊”网络版上,提供了与口吃相关的神经功能缺陷的见解。

星形胶质细胞(大脑中的支持细胞)的损失在胼call体中最为突出,胼call体是连接两个半球的大脑的一部分。以前的成像研究已经发现口吃者的大脑与不口吃者的大脑存在差异。此外,人们的一些研究揭示了与新的小鼠研究相同的大脑区域的结构和功能问题。

该研究由Dennis Drayna博士领导。的的对沟通障碍的遗传科,在耳聋和其他交流障碍研究所(NIDCD),美国国立卫生研究院的一部分。华盛顿大学圣路易斯医学院和美国国立卫生研究院国家生物医学成像与生物工程研究所和国家精神卫生研究所的研究人员合作进行了这项研究。

NIDCD科学主任,医学博士安德鲁·格里菲斯说:“鉴定基因,分子和细胞变化是导致口吃的基础,这使我们认识到持续的口吃是一种大脑疾病。”“或许更重要的是,精确定位大脑区域和细胞,为口吃 - 以及可能的其他语言障碍 - 提供新的干预机会。”

口吃的特征是暂停和重复或长时间的声音,音节或单词,这会破坏正常的语音流动。口吃的人知道他们想说什么,但是他们很难说出来。这种情况最常见于通常不会出现问题的幼儿。然而,对于经历过早期口吃的4个孩子中的1/4,这种情况仍然是终生的沟通问题。据估计,美国多达1%的成年人受到口吃的影响。

“口吃者的大脑成像研究很重要,但这些结果只能带我们到目前为止,”Drayna说。他说,一个挑战是如果差异导致口吃或是口吃的影响,影像学研究无法破译。

“通过采用遗传方法,我们已经能够开始破译口吃的神经病理学,首先是在分子水平上通过识别基因突变,现在在细胞水平上,”Drayna补充道。

Drayna及其同事早期的研究发现了几种与口吃相关的基因。在这项研究中,研究人员着手识别由一种名为GNPTAB的基因突变引起的大脑变化,这是之前与口吃有关的基因之一。科学家将这种人类口吃突变设计到小鼠体内,以创建一个小鼠模型。具有GNPTAB突变的小鼠在其发声流中长时间停顿,类似于具有相同突变的人中发现的那些。就像口吃的人一样,老鼠在所有其他方面都是正常的,这加强了早期的研究,这些研究表明小鼠可以作为这种疾病重要特征的有效动物模型。

研究人员接着检查了小鼠的脑组织,发现与没有突变的小鼠相比,具有基因突变的动物的星形胶质细胞减少,但其他细胞类型没有减少。星形胶质细胞通过执行广泛的功能在支持神经细胞中发挥关键作用,例如向神经细胞提供氧气和营养物质并提供结构支持。

在突变小鼠的胼um体中,星形胶质细胞的损失更明显。此外,使用先进的磁共振成像(MRI)方法,研究人员检测到突变小鼠的胼call体局部体积减少,尽管扩散张量MRI值正常,为这一大脑区域的缺陷提供了进一步的支持。

胼call体含有多达2亿个神经纤维,可以实现大脑左右半球之间的通信,有助于整合涉及两个半球的过程的信号,例如物理协调和语言使用。

后续实验将GNPTAB人类口吃突变引入个体脑细胞类型 - 而不是整个小鼠 - 证实发声缺陷是星形胶质细胞特异性的。当突变被设计到其他类型的脑细胞中时,小鼠没有类似口吃的发声。

在过去十年中已经鉴定的所有口吃基因都参与细胞内运输,细胞用于将蛋白质和其他组分移动到细胞内正确位置的过程。细胞运输的缺陷与其他神经系统疾病有关,如肌萎缩侧索硬化症(ALS),帕金森病和阿尔茨海默病,这表明某些神经细胞通路对这一过程的损害特别敏感。然而,该研究并未表明,持续性口吃是这些其他疾病的早期指标。

如果未来的研究证实,GNPTAB突变患者的口吃来源于大脑中星形胶质细胞的丢失,这些研究结果可能会为一些持续发育性口吃的人通过靶向相关的分子途径和细胞打开新的治疗策略之门。