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新的研究显示,干扰肿瘤抑制因子的分子功能可以造成周围神经保护绝缘鞘的不适当形成,最终导致小鼠发生神经病和肌肉萎缩,类似于人类糖尿病和神经退行性疾病。
来自辛辛那提儿童医院医学中心的科学家们于9月26日在Nature Communications上报道了他们的研究发现。这项研究指出,肿瘤抑制因子的基因Lkb1的正常的分子功能对细胞内的一个重要的代谢转变是必须的,这个转变是由施旺神经胶质包裹周围神经(轴突)形成保护性的髓鞘。
“这项研究仅仅是冰山一角,是一项基础性的发现,因为我们意外地发现一种著名的肿瘤抑制因子的基因在形成髓鞘的神经胶质细胞中具有新的重要的功能,” 辛辛那提儿童癌症和血液疾病研究所(CBDI)的项目负责人Biplab Dasgupta说。“考虑到Lkb1的功能可能有更广泛的暗示—不仅在正常的发育中,而且在人类病理的代谢重排中,补充研究是必要的。这包括损伤和脱髓鞘多发性神经病发生后轴突的功能再生。”
髓鞘的形成过程(称为髓鞘形成)需要极高水平的脂质合成,因为大部分的髓鞘是由脂类组成的。脂类是由柠檬酸生成的,而柠檬酸是在细胞的能量工厂--线粒体中产生的。髓鞘形成过程的成功与否取决于细胞从糖分解到线粒体氧化代谢的转变,线粒体氧化代谢产生柠檬酸。
Dasgupta的研究小组在当前的研究中使用了Lkb1突变小鼠。因为这种小鼠不能在髓鞘形成的神经胶质细胞中表达Lkb1,这使得科学家们能分析Lkb1在神经胶质细胞代谢和髓鞘包被的形成中的作用。
当实验小鼠中的Lkb1的功能受到干扰时,从糖分解到线粒体氧化的代谢转变被阻断,导致形成的包被神经细胞的髓鞘变薄。这造成了肌肉萎缩,后肢功能异常,周围神经病,甚至小鼠的过早死亡。
周围神经病包含周围神经系统的损伤,周围神经将信息从大脑和脊髓(中枢神经系统)传递到身体的其他部位。目前存在100多种周围神经病,周围神经系统的损伤会干预关键信息从大脑到身体其他部位的传递。
科学家们同时报道了,降低施旺细胞中Lkb1的水平会造成关键的代谢酶—柠檬酸合成酶活性的降低。升高Lkb1的水平会造成活性升高。
他们对提高具有Lbk1突变的施旺细胞内的柠檬酸水平产生的效果进行了检验,发现脂类合成增多,并且具有Lbk1突变的施旺细胞内的髓鞘形成缺陷得到了部分逆转。Dasgupta说,这进一步强调了Lbk1及柠檬酸合成酶的重要性。
Dasgupta和他的同事目前正在检验是否能通过提高Lbk1突变小鼠饮食中的脂肪含量来改善髓鞘形成不良的缺陷。研究人员强调应做进一步的研究,使其与人类疾病更相关。