博士生青年说 | 张颖《吸烟能否治病？—浅谈瑞特综合征》
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第三届“博士生青年说”经过广泛的作品征集，我们一共挑选了五位优秀的博士研究生录制演讲视频。本期我们将向大家介绍来自医学院神经科学研究所的张颖同学和她的研究《吸烟能否治病？-浅谈瑞特综合症》。
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什么是“瑞特综合征”
说起神经精神疾病，人们一般都会想到抑郁症，阿尔兹海默症以及帕金森等等这些常见的神经系统疾病。那么关于罕见病，大家又了解多少？14年夏天，一场席卷全球的冰桶挑战让全世界关注到渐冻症，当代最重要的广义相对论和宇宙之父“霍金”也是渐冻症患者，伴着肌肉逐渐萎缩无力，他被禁锢在轮椅上长达40年之久。由于患病人群少，市场需求小，发病原因复杂，很多罕见病面临着无药可医，无药可用的局面。
照片中这个可爱的小姑娘叫琪琪，在这张纯真而又灿烂的笑容背后，有着一个你也许从来都没有听说过的疾病，叫瑞特综合症。这是一种严重的自闭谱系障碍的疾病，发病率只有万分之一到一万五千分之一。1922年由奥地利医生Andreas Rett 首先报道，并因此得名。
“瑞特综合征”表现
瑞特女孩在出生一年内发育正常，在父母亲人的关爱中会爬，会抓，有的甚至会说话，但是随着时间的推移，她们慢慢地丧失已经获得的语言和运动能力。严重的自闭倾向让她们仿佛是活在另一个世界的天使。由于瑞特综合症的罕见性，在发病初期常常会被诊断成自闭症。临床研究表明，约80%的患者伴有癫痫的反复发作，百分之七十的患者伴有情绪方面的异常。伴随着发育停滞，智力受到影响，瑞特女孩的日常生活完全不能自理，终身需要照顾。更为残酷的现实是，由于病因和发病机制尚不明确，目前全世界都没有治疗瑞特综合症的方法
早期病理研究
最早研究自闭谱系疾病的时候，卡纳医生认为可能是父母对孩子的过分冷漠造成。这样，完全由后天因素导致自闭谱系疾病的观点流行了很长一段时间，一直到研究者发现，如果一个孩子患有自闭谱系疾病，家族中其他孩子也是患者的概率大大上升，解释这种疾病与遗传因素密切相关。1999年，贝勒医学院Zoghbi教授发现瑞特综合症的致病与MeCP2基因密切相关，95%的瑞特综合症患者携带的MeCP2基因发生缺失功能的突变。MeCP2基因位于X染色体上，编码一种甲基化DNA结合蛋白，作为一种转录调控因子，它虽然不直接参与到突触的结构和功能中，但却可以招募其它转录调控因子来操纵突触功能与调控相关基因的表达，从而间接地对神经功能造成影响。
在临床中，人们发现，MeCP2基因的缺失或者过表达，都会导致自闭谱系障碍，前者就称为瑞特综合症，后者被称为MeCP2倍增综合症也就是自闭症。2001年，英国爱丁堡大学的Bird教授用遗传学手段在小鼠的基因组上特异性敲除MeCP2基因。基因敲除的小鼠会表现出类似于人类瑞特综合症的症状，例如癫痫，后肢运动能力降低等症状。2016年，中科院神经所仇子龙教授MeCP2过表达的方法建立世界首个自闭症非人类灵长类模型。
大脑是人体最精密最复杂的器官之一，包含了数百亿的神经元，有兴奋性神经元，抑制性神经元以及调制性神经元。胆碱能系统就是大脑中的弥散性调制系统，参与了生物体的睡眠，学习记忆，压力相关的情绪记忆注意力等相关的功能。目前认为，中枢胆碱能神经元的大量死亡和丢失可以造成阿尔兹海默症的症状。
胆碱能系统
通过染色的方法，我们发现，瑞特综合症的致病基因MeCP2在胆碱能神经元中高表达。那么，我们想知道，胆碱能系统在瑞特综合症的致病中是否扮演了一定的角色？
要回答这个问题，我们首先用遗传学的方法在胆碱能神经元中特异性敲除MeCP2基因，通过一系列分子以及电生理实验，我们发现，MeCP2基因缺失改变了胆碱能神经元的兴奋性，影响了神经递质合成酶的表达。
那么，胆碱能神经元功能的改变能不能造成相关的瑞特综合症的表型呢？我们先检测了小鼠焦虑与抑郁的相关行为，在高架十字的实验中，转基因小鼠在开闭的运动路程以及运动时间都明显延长。在悬尾以及强迫游泳实验中，转基因小鼠的不动时间也显著增加。这些结果表明，转基因小鼠存在抗焦虑以及抗抑郁的相关行为。
社交能力的缺失是瑞特综合征的典型症状。接下来，我们用经典的三箱实验来检测小鼠的社交能力。三箱实验一共分成三个阶段，在第一个阶段，小鼠对左右两箱进行自由探索。第二个阶段，在其中一个箱子引入一只stranger1，小鼠会花更多的时间与引进的小鼠进行交流探索。在第三个阶段，在另一个箱子里引入一只新的小鼠stranger2.正常的对照小鼠会花更多的时间与stranger2进行交流，但是基因敲除的小鼠却没有。三箱实验说明了在胆碱能神经元中敲除Mecp2基因影响了小鼠的社交记忆。
我们检测了小鼠的EEG发现，cKO小鼠的EEG存在高度兴奋的表现。用皮普卡品去诱导癫痫发现，cKO小鼠更容易诱导出癫痫，主要表现为癫痫的发作时间显著降低。之前我们提到过，约80%的瑞特综合症患者伴有癫痫的反复发作。在胆碱能神经元中敲除MeCP2基因，使小鼠产生了部分瑞特综合症的症状，那么，其中的机制什么？
机理研究及验证
经过一系列严谨的科学研究，我们发现，胆碱能系统中MeCP2基因的缺失影响了大脑中基底前脑到海马的神经环路，使得海马中的乙酰胆碱受体alpha7表达含量降低。
那么，如果我们去兴奋剩余的受体使其发挥作用能不能改善这些瑞特综合症的表型呢？也就是说，海马中的alpha7乙酰胆碱受体能不能作为潜在的靶点治疗瑞特综合症？
我们在实验前20min小鼠的海马中给alpha7乙酰胆碱受体特异性激动剂，发现，海马中注射PNU282987可以逆转小鼠的焦虑-抑郁相关行为以及改善小鼠的社交记忆能力，癫痫的易感。尼古丁也是n型乙酰胆碱受体的激动剂，海马给尼古丁也可以改善这部分表型。
尼古丁改善“瑞特综合征”
我们首次发现大脑中的弥散性调制系统，胆碱能系统参与了瑞特综合症的致病，有意思的是，我们发现尼古丁可以显著改善瑞特综合症的症状，尼古丁是香烟的重要成分。它可以轻易地透过血脑屏障，从吸入到抵达中枢神经系统只需要几秒钟。那么吸烟能否治病呢？治疗的治。去百度搜索里面输入吸烟，会出来一系列吸烟对人的危害，连香烟盒子上都写着吸烟有害健康。吸烟致癌已经得到世界范围的公认，要有少数不认同的话，那一定就是烟民了。我外公也是一个根正苗红的老烟民，以前我们劝他戒烟的时候他经常说，饭后一支烟，赛过活神仙并抽得乐此不疲。就在我为香烟平反的时候，他戒烟成功。所以，任何事物都有两面性，吸烟到底是导致疾病还是治疗疾病，引用一句马克思主义哲学理论，具体问题具体分析。
我今天站在这里，如果能够让大家知道有一种罕见病叫瑞特综合症，去关注并且关心瑞特患儿，如果我今天讲这些，能够让患儿的家属感受到，你们不是独立在战斗，这就是全部的意义。
博会出品
来源 | 浙江大学博士生会
文 | 张颖
责编 | “学术小咖”新媒体中心：虞海超 王贝贝