大脑不是受伤或疾病的被动接受者。研究表明，当神经元死亡并破坏它们与其他神经元保持的信息自然流动时，大脑会通过重定向其他神经元网络的通信来进行补偿。这种调整或重新布线一直持续到损坏超出补偿范围。
这种调整过程是大脑可塑性或其改变或重组神经网络能力的结果，发生在神经退行性疾病中，例如阿尔茨海默氏症、帕金森氏症和亨廷顿氏病 (HD)。随着病情的发展，许多基因改变了它们的正常表达方式，使一些基因上升而另一些基因下降。研究 HD 的 Juan Botas 博士等研究人员面临的挑战是确定哪些基因表达变化与引起疾病有关，哪些有助于减轻损害，因为这对于设计有效的治疗干预措施至关重要。
在贝勒医学院的实验室中，Botas 和他的同事希望了解是什么导致HD 中神经元之间的通讯或突触丢失。到目前为止，研究主要集中在神经元上，因为正常的亨廷顿基因（其突变导致这种情况）有助于维持健康的神经元通讯。在当前的工作中，研究人员从不同的角度研究了 HD 中的突触损失。
关注神经胶质以了解亨廷顿舞蹈症
突变的亨廷顿基因不仅存在于神经元中，而且存在于体内的所有细胞中，这开启了其他细胞类型也可能参与该病症的可能性。“在这项研究中，我们专注于神经胶质细胞，这是一种与神经元对神经元通讯同样重要的脑细胞，”贝勒大学分子和人类遗传学以及分子和细胞生物学教授、贝勒大学成员博塔斯说。德克萨斯儿童医院的 Jan 和 Dan Duncan 神经学研究所。
“我们认为神经胶质可能在促进或补偿亨廷顿病中观察到的损害方面发挥作用。” 最初被认为只是管家细胞，结果证明神经胶质在促进正常的神经元和突触功能方面具有更直接的作用。在之前的一项工作中，Botas 和他的同事研究了 HD 的果蝇模型，该模型在神经元中表达了人类突变亨廷顿 (mHTT) 基因，以了解HD 中发生的众多基因表达变化中哪些是导致疾病的，哪些是补偿性的。 “一类补偿性变化影响了参与突触功能的基因。神经胶质可能参与其中吗？” 博塔斯说。“为了回答这个问题，我们创造了只在神经胶质、神经元或两种细胞类型中表达 mHTT 的果蝇。”
比较基因表达的变化
研究人员通过比较健康人类与人类 HD 受试者以及 HD 小鼠和果蝇模型中存在的基因表达变化来开始他们的研究。他们发现了许多基因，它们的表达在所有三个物种中都以相同的方向变化，但当他们发现 HD 会降低有助于维持神经元连接的神经胶质细胞基因的表达时，他们特别感兴趣。
“为了研究这些基因在神经胶质细胞中表达的减少是否有助于疾病进展或缓解，我们在 HD 果蝇模型中对神经元、神经胶质细胞或两种细胞类型中的每个基因进行了操作。然后我们确定了基因表达对果蝇神经系统功能的影响，”博塔斯说。 他们使用高通量自动化系统评估果蝇的神经系统健康状况，该系统可定量评估运动行为。该系统拍摄了苍蝇自然爬上管子的过程。健康的苍蝇很容易攀爬，但是当它们的移动能力受到影响时，苍蝇就很难攀爬。研究人员研究了苍蝇的运动方式，因为 HD 的特征之一是正常身体运动的逐渐中断。
关闭基因起作用了
结果表明，在 HD 中，抑制参与突触组装和维持的神经胶质基因具有保护作用。研究人员故意拒绝突触基因的果蝇在其神经胶质细胞中带有突变亨廷顿基因的果蝇比突触基因没有被降低的果蝇能更好地爬上管子。
“我们的研究表明，受 HD 影响的神经胶质通过调节具有保护作用的突触基因做出反应，”Botas 说。“HD 中的一些基因表达变化会促进疾病进展，但基因表达的其他变化是保护性的。我们的研究结果表明，对抗所有与疾病相关的改变，例如，使用药物来改变基因表达谱，可能会阻碍大脑保护自己的努力来自这种毁灭性的疾病。我们建议研究神经系统疾病的研究人员可以通过将神经胶质纳入他们的研究来深化他们的分析。”
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