亲爱的读者朋友们,“逻辑神经科学”从即日起再次开启“综述文章精选(推荐)专题”,每期专题我们将精选数篇Cell、Nature、Science等学术权威期刊的神经科学领域最新的、最前沿的综述文章,并以摘要的形式分享给读者朋友们,供大家学习与启发。详细内容可自行下载原文阅读。
1
编码溶酶体蛋白基因(如GRN、GBA)杂合子的功能缺失(LOF)突变被认为是神经退行性疾病的主要危险因素。在额颞叶变性(FTLD)患者中,以往研究发现了编码前颗粒蛋白(PGRN)的基因GRN功能缺失杂合突变,且其通常与PGRN蛋白表达水平降低有关。近来,越来越多的研究提示,PGRN通过维持阴离子磷脂二(单酰基-甘油)磷酸酯(BMP)和prosaposin(一种高度保守的溶酶体蛋白)的溶酶体水平,帮助溶酶体脂质酶(包括GCase)降解底物,是大脑中维持溶酶体功能和脂质稳态的关键因子,这一发现促进我们理解FTLD-GRN中PGRN LoF如何导致溶酶体功能障碍,最终导致神经退行性变。2022年10月13日,在以“Lysosomal functions of progranulin and implications for treatment of frontotemporal dementia”为题在线发表于Trends in Cell Biology的综述文章中,Gilbert Di Paolo教授(通讯作者)等人概述了多个科研团队正在开发或开展临床测试的旨在替换或增加FTLD-GRN患者大脑中PGRN水平的新型治疗策略,并进行了分类总结,同时作者对未来一些确定PGRN LoF与人类疾病相关性的研究进行了展望。
内容详见:https://doi.org/10.1016/j.tcb.2022.09.006 2
体内平衡过程,如食物摄入/能量平衡、睡眠和昼夜节律以及应激反应,部分是由下丘脑(hypothalamus)的特定神经元控制的。这些过程会随着年龄的增长而改变,从而影响寿命和疾病状态。尽管人们对下丘脑有几十年的研究,但下丘脑中许多特定神经元亚型的分子标记仍然难以捉摸。目前,单细胞RNA测序技术的发展,已经帮助我们在下丘脑中发现了功能独特的新神经元亚型,并揭示了这些亚型是如何随着年龄而变化的。于2022年10月19日以“Understanding the aging hypothalamus, one cell at a time”为题在线发表在Trends in Neurosciences 的综述文章中,来自美国布朗大学的Ashley E. Webb教授(通讯作者)等人就下丘脑功能对衰老的影响进行综述。他们首先描述了年龄相关性神经退行性疾病与下丘脑神经病理的关系,下丘脑功能网络对健康寿命的影响。然后强调了最近对小鼠下丘脑不同细胞类型的单细胞研究,并提出了单细胞组学技术可用于进一步了解下丘脑衰老及其在长寿中的作用的方法。最后,提出了机器学习在单细胞分析和衰老研究中的应用。这些研究表明,确定针对特定下丘脑神经元亚型的干预措施可能是延长健康寿命而不需要艰苦的禁食方案的有效途径。内容详见:https://doi.org/10.1016/j.tins.2022.10.0043
急性应激和兴奋剂暴露导致突触可塑性和应激/兴奋剂反应基因的早期激活,巩固与刺激相关的信息,并诱发未来的敏感性。长期的压力和兴奋剂暴露会降低可塑性,产生认知不灵活和强迫行为,而这些行为部分是由背侧纹状体(dorsal striatum)调控的。背侧纹状体中调节基因的慢性表观遗传失调可能导致强迫性和认知不灵活性表现型,这是焦虑和成瘾的标志之一。来自美国宾夕法尼亚大学的Michael D. Murphy教授和Elizabeth A. Heller教授(通讯作者)综述了压力或刺激物暴露导致背侧纹状体内全局和特定位点的表观遗传变化的积累,评述了长期的压力和刺激暴露如何介导背侧纹状体表观遗传修饰(DNA甲基化、转座元件活性、组蛋白翻译后修饰)的改变,从而损害当前和未来的神经元功能和活动,为改善压力和成瘾的趋同症状提供了潜在的治疗靶点。该文章已于2022年10月21日以“Convergent actions of stress and stimulants via epigenetic regulation of neural circuitry”为题在线发表于Trends in Neurosciences 。内容详见:https://doi.org/10.1016/j.tins.2022.10.0014
传统意义上,在细菌或病毒感染期间,淋巴细胞干扰素γ(IFN-γ)被认为是推动小胶质细胞促炎反应的重要因子。然而,最近研究发现IFN-γ在小胶质激活中具有独特的作用,包括增殖和一氧化氮(NO)释放,进而损害突触传递和认知功能。IFN-γ驱动toll样受体(TLR)激活的小胶质细胞进入神经毒性表型,通过氧化应激可诱导严重的神经网络功能障碍和神经元死亡。对于与IFN-γ水平、血脑屏障渗漏和T淋巴细胞浸润升高相关的疾病(脑炎、多发性硬化症和阿尔茨海默病),靶向激活的小胶质细胞的药物治疗可能是有益的。在最近的一篇综述文章中,来自德国海德堡大学病理学与病理生理学研究所的Oliver Kann教授(第一作者并通讯作者)等人综述了IFN-γ与小胶质细胞介导的神经类疾病(神经网络功能障碍和神经退行性变)相关的最新证据。相关工作已经2020年10月22日以“Interferon γ: a master cytokine in microglia-mediated neural network dysfunction and neurodegeneration”为题在线发表于Trends in Neurosciences。内容详见:https://doi.org/10.1016/j.tins.2022.10.0075
众所周知,认知过程需要多个大脑网络区域之间的精确交流和神经活动模式的协调。目前在神经精神障碍患者认知功能破坏发生过程中,网络中断的多样性仍然不能确定。闭环神经刺激能够对大脑活动进行空间和时间上的定向操作,调节神经信号,在检测病理学特征和提供刺激以改善某些症状(如癫痫或震颤)方面效果显著。因此,如何开发新的闭环策略和设备,来有效地调节健康和疾病方面的认知能力至关重要。2022年10月26日,在以“Large-scale, closed-loop interrogation of neural circuits underlying cognition”为题在线发表于Trends in Neurosciences上的综述文章中,美国哥伦比亚大学Dion Khodagholy博士(第一作者)和Jennifer N. Gelinas教授(通讯作者)等人回顾了认知神经领域闭环策略目前的技术进展,并提出了能够实现大规模采集、集成处理和多区域任意波形刺激的设备将对生理和病理大脑网络中认知过程的机械驱动操作至关重要。内容详见:https://doi.org/10.1016/j.tins.2022.10.0036
肠道神经系统(ENS)、免疫系统和肠道菌群之间相互影响彼此的功能,调节成年人的肠道内稳态。神经元和免疫细胞通过细胞因子、生长因子和神经递质相互传递信号,这些信号方式在新生儿期到成年期会发生变化。此外,早期接触抗生素会破坏肠道菌群和肠道免疫系统的发育,并可能导致ENS的发展,增加影响肠道疾病的风险,但对神经免疫相互作用的影响尚不完全清楚。2022年10月28日,在以“Neonatal development of intestinal neuroimmune interactions”为题发表于Trends in Cell Biology的综述文章中,美国华盛顿大学医学院的Rodney D Newberry教授(通讯作者)等人回顾了ENS和免疫/上皮细胞的发展,并确定了它们相互作用和发展的潜在关键时期。还强调,深入地了解神经免疫相互作用在新生儿期的发展机制将有助于确定新的策略,以减轻早期生命接触抗生素的有害影响。内容详见:https://doi.org/10.1016/j.tins.2022.10.0027
精神分裂症的发生发展被认为是由异常的多巴胺能、谷氨酸能和色氨酸能信号的组合引起的,然而目前的治疗方法只针对纹状体多巴胺过量产生的下游效应。自从微量胺相关受体(trace amine associated receptor 1,TAARs)首次被发现以来,人们一直推测TAAR1可能是治疗精神分裂症和其他涉及异常单胺能信号的精神疾病的一个有前途的靶点。研究证明,TAAR1是多巴胺能、血清素能和谷氨酸能信号的调节剂。不仅在动物实验中可改善精神分裂症的症状,最近开发的合成TAAR1激动剂还在早期临床研究中显示治疗阳性和阴性症状方面的潜力,而且没有副作用。在以“Trace amine-associated receptor 1 (TAAR1) agonism as a new treatment strategy for schizophrenia and related disorders”为题于2022年11月8日发表在Trends in Neurosciences上的综述中,来自英国伦敦国王学院精神病学、心理学和神经科学研究所的Oliver D. Howes教授(通讯作者)讨论了微量胺(TAs)在精神分裂症病因病理学中的作用的遗传学、临床前和临床证据。然后探讨了TAAR1的定位和功能如何调节该障碍的关键脑回路。最后,他们考虑了TAAR1激动剂的临床试验结果以及该方法如何解决精神分裂症治疗中的精神病和阴性症状、耐受性问题和其它未满足的需求。这表明TAAR1激动剂可以为精神分裂症的药理治疗提供一种新的策略,比目前的D2R受体阻滞剂能更好地靶向精神分裂症的神经生物学基础。内容详见:https://doi.org/10.1016/j.tins.2022.10.010