由染色体7q11.23上的杂合微缺失引起的Williams综合征(WS)是一种以过度活动和神经认知异常为特征的神经发育障碍。
在已删除的基因中,通用转录因子IIi(Gtf2i)与WS中的超敏感性有关,尽管其潜在机制知之甚少。
2019年4月22日,哈佛医学院何志刚,博德研究所Feng Guoping及特拉维夫大学Boaz Barak共同通讯在
Nature NeuroScience
在线发表题为“
Neuronal deletion of Gtf2i, associated with Williams syndrome, causes behavioral and myelin alterations rescuable by a remyelinating drug
”的研究论文,
该研究显示在前脑的兴奋性神经元中选择性缺失Gtf2i导致神经解剖学缺陷,精细运动缺陷,社交能力和焦虑增加。
令人惊讶的是,RNA测序(RNA-Seq)分析显示,70%具有显著降低的mRNA参与髓鞘形成。
来自患有WS的患者的额叶皮质同样显示髓鞘厚度,成熟的少突胶质细胞数量和髓鞘形成相关基因的mRNA水平
减少
。
重要的是,在患有WS的患者的死后人类额叶皮质中也发现了类似的髓鞘形成缺陷。
总之,
这些数据暗示与Gtf2i的神经元丢失有关的髓鞘形成,作为WS中的重要病理生理学,并指出了探索潜在治疗靶标的新途径。
另外,2018年9月12日,哈佛医学院何志刚,Woolf及NIH的Wang hongkuan团队合作在
Nature
发表题为“
Touch and tactile neuropathic pain sensitivity are set by corticospinal projections
”的研究论文,该论文揭示了通过皮质脊髓束(CST)从躯体感觉皮层到脊髓背角的直接输出介导了脊髓中触觉感知处理的强大促进,这扩大了触觉相关信号向大脑的传递。
这代表了一种脊髓 - 皮质 - 脊髓前馈致敏环,对于控制正常情况下的触觉和神经性疼痛状态中的异常性疼痛至关重要。
因此,使躯体感觉皮质脊髓神经元(CSN)的兴奋性正常化可以是
通过药理学或电磁操作治疗神经性疼痛的潜在靶标(
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);
2018年7月19日,
哈佛大学医学院何志刚研究组与
南通大学顾晓松
合作在
Cell
在线发表题为
“
Reactivation of Dormant Relay Pathways in Injured Spinal Cord by KCC2 Manipulations
”研究论文,
该论文在小鼠中进行了小分子筛查,,发现KCC2激动剂恢复了踩踏能力,可以通过在交错脊柱病变之间和周围的抑制性中间神经元中选择性表达KCC2或超极化DREADD来模拟。因此,研究结果将脊髓抑制性中间神经元确定为限制损伤后下行输入整合到中继回路中的障碍,并建议
KCC2激动剂作为促进脊髓损伤后功能恢复的有希望的治疗方法
(
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)
。
威廉姆斯综合征(WS)是一种多系统神经发育障碍,其特征是具有独特的认知和人格特征。
这些包括智力缺陷,增加的同理心和焦虑等。
WS是由染色体7q11.23处的WS染色体区域(WSCR)的约26个基因的单倍不足引起的。虽然大约95%的WS患者具有整个WSCR的半合子缺失,但另外约5%的患者具有非典型的微缺失,其可能仅影响WSCR的一些基因。
特别是,与GTF2I重叠的非典型微缺失和含有GTF2I重复结构域(GTF2IRD1)是一般转录因子2I基因家族的成员,它们影响WS患者的认知表型。
GTF2I编码通用转录因子II-I(TFII-I)蛋白,这是一种高度保守和普遍表达的多功能转录因子,通过与组织特异性转录因子和与染色质重塑相关的复合物的相互作用调节基因表达。
以前关于WS小鼠模型的研究通过使用杂合小鼠和大部分WSCR缺失,来研究Gtf2i缺失的作用。这些研究表明Gtf2i单倍体不足与某些WS相关的行为表型之间存在相关性,包括过度活动和社会歧视。纯合Gtf2i敲除小鼠是胚胎致死的,主要是由于神经管闭合失败。
因此,Gtf2i基因的神经元功能及其在WS行为和神经发育表型的分子和细胞机制中的作用仍然是完全未知的。
在这项研究中,
研究人员选择性地删除了前脑兴奋性神经元中的Gtf2i,并对大脑中的分子,细胞和行为变化进行了表征。
发现前脑兴奋性神经元特异性Gtf2i敲除小鼠显示WS相关异常,包括神经解剖学缺陷,精细运动缺陷,社交能力增加和焦虑。
令人惊讶的是,RNA测序(RNA-Seq)分析显示,70%具有显著降低的mRNA参与髓鞘形成。
此外,
研究人员还发现成熟少突胶质细胞数量减少,髓鞘厚度减少和轴突导电性受损。
进一步表明受损的髓鞘形成特性或轴突导电性的正常化挽救了行为缺陷。重要的是,在
患有WS的患者的死后人类额叶皮质中也发现了类似的髓鞘形成缺陷
。总之,
这些数据暗示与Gtf2i的神经元丢失有关的髓鞘形成,作为WS中的重要病理生理学,并指出了探索潜在治疗靶标的新途径。
参考信息:
https://www.nature.com/articles/s41593-019-0380-9
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