弗吉尼亚理工大学的研究指出了一种对大脑压力反应发展至关重要的分子

弗吉尼亚理工大学研究大脑发育的研究人员已经确定了一种对发展压力反应至关重要的分子，这一发现为压力、焦虑和相关疾病等心理健康状况的潜在原因提供了新的思路。

称为 DSCAML1 的分子(DS 细胞粘附分子如 1 的缩写)的缺陷会破坏大脑发育并增加皮质醇的基线水平，从而使主要应激激素在压力时无法发挥作用。

该研究结果于 2 月 16 日星期四发表在《 细胞与发育生物学前沿》杂志 上，表明可以更好地理解程序性细胞死亡在发育中大脑中的作用，并可能导致针对压力相关疾病(如抑郁症和焦虑症)的新疗法.

“细胞死亡听起来像是一件坏事，但在人类发育过程中，细胞死亡很重要，” VTC Fralin 生物医学研究所副教授潘说。

程序性细胞死亡消除了体内不需要的细胞，例如大脑中神经元的过量产生。如果细胞在不该死的时候死了，或者在该死的时候没死，事情就会出错。

Pan 的研究小组发现，斑马鱼的正常细胞死亡过程在 DSCAML1 缺陷中被破坏，表明该分子在调节压力的神经元发育中的作用。

该团队转向斑马鱼，这是一种脊椎动物，其遗传学与人类有很多共同点，并且是研究可应用于人类的大脑功能和功能障碍的越来越重要的模型。在斑马鱼中，控制应激反应的系统在受精后一两天内开始发育，并且在四到五天内可以看到应激诱导的皮质醇信号。斑马鱼的快速发育与半透明性相结合，为神经科学家提供了一个研究大脑的窗口。

在这项研究中，一些斑马鱼经过基因改造以干扰程序性细胞死亡。科学家们专注于 DSCAML1 分子，因为在患有各种精神健康障碍(包括智力障碍、自闭症谱系障碍、精神分裂症、癫痫和应激障碍)的患者中可以看到其人类等价物的遗传变化。

“我们发现 DSCAML1 可促进细胞死亡，而细胞死亡是一种涉及许多不同疾病的基本机制，”Pan 说。这些不仅包括发育障碍，还包括生命后期的神经变性，如帕金森氏症和阿尔茨海默氏症。“我们越了解该分子如何影响正常细胞死亡，我们就越能了解它如何影响大脑功能。”

除了检查大脑发育，Pan 还发现了缺乏 DSCAML1 的斑马鱼对压力的反应方式发生了变化。

对改良斑马鱼的基线测量显示，皮质醇(主要的应激激素)水平比对照组高两到三倍。

“这本身就很有趣，因为我们仍然不知道是什么在控制皮质醇的基线释放，”潘说。“在许多精神疾病中，基线皮质醇释放失调。有人类研究表明 DSCAML1 调节与暴露于非常紧张的经历之间存在联系。”

功能良好的应激反应对生存至关重要。当面临威胁时，内分泌、神经和免疫系统都会启动。身体变得更加警觉，大脑更加专注于促进生存的行动和行为。皮质醇释放及其对大脑的作用也会降低对疼痛的反应。

研究人员通过搅拌水箱中的水和改变水的盐度来引入压力，幼虫在其自然栖息地会遇到急性压力。在缺乏 DSCAML1 的斑马鱼中，对压力的反应是失衡的。

“适应不良的压力反应会导致与压力相关的疾病，如焦虑和抑郁，”潘说。

Pan 认为这项研究开辟了新的研究思路。

“可能存在一种大脑通过调整细胞数量来适应环境的机制，这可能是使人们在以后的生活中易患危险因素的重要因素，”潘说。

通过确定细胞死亡的重要性，临床医生可能能够使用高分辨率 MRI 或其他可以在未来分辨特定细胞类型组的成像技术更好地规划治疗。

他说：“如果有不同的方法来治疗细胞较少或较多的人，那将有助于将正确的治疗方法针对正确的人。”

Pan 获得了由国家心理健康研究所管理的 200 万美元、为期五年的国家卫生研究院资助，这将使他的实验室能够进一步探索调节压力反应的机制以及协调行为和行为的神经元中程序性细胞死亡的重要性。应激的内分泌反应。目标是开发治疗压力相关疾病的新疗法。

潘还是英联邦研究商业化基金发展神经科学领域的杰出研究学者。他的研究得到了商业化基金、VTC 的 Fralin 生物医学研究所、 弗吉尼亚-马里兰兽医学院、联邦卫生研究委员会、国立卫生研究院和弗吉尼亚理工大学的支持。