Felaktig cellrensning under neuroutveckling kan orsaka livslånga beteendemässiga problem

Felaktigt avlägsnande av defekta hjärnceller under neuroutveckling kan orsaka livslånga beteendeproblem, ny forskning från University of Virginia School of Medicine föreslår. Fyndet kan också ha viktiga konsekvenser för ett brett spektrum av neurodegenerativa sjukdomar, såsom Alzheimers och Parkinsons.

UVA -neurovetenskapare har upptäckt att en oväntad form av cellrensning sker vid utveckling av hjärnor. Om denna process går fel - händer för lite eller för mycket - kan det orsaka permanenta förändringar i hjärnans ledningar. I labbmöss, detta resulterar i ångestliknande beteende, och det kan spela en roll vid neurologiska tillstånd som autism hos människor.

Du vill inte att [hjärnans] celler ska ha genomiska kompromisser. Du vill inte ha skadat DNA. Så detta skulle vara en normal mekanism för att utvisa dessa celler från att införlivas i centrala nervsystemet. När skadan inte känns igen, cellerna som har DNA -skada lever vidare i CNS [centrala nervsystemet] och kan ses genom ackumulering av DNA -skador i hjärnan. "

Catherine R. Lammert, forskare, UVA

Förstå hjärnans utveckling

Cellrensaren forskarna upptäckte, AIM2 -inflammasomen, har främst associerats med kroppens immunsvar mot infektioner men har inte studerats utförligt i hjärnan. Men där spelar den en avgörande roll för att säkerställa att den utvecklande hjärnan samlas ordentligt och fungerar korrekt, Lammert upptäckte i samarbete med huvudutredaren John Lukens, Doktorsexamen.

"Neuroutveckling är en mycket komplicerad process, sa Lammert, en doktorand vars specialkunskaper var avgörande för upptäckten. "Denna form av celldöd spelar faktiskt en roll för att ta bort oönskade celler från hjärnan för att upprätta ett friskt CNS med rätt anslutningar och rätt antal celler."

Mer än hälften av de neuroner som skapas under hjärnans utveckling slutar dö, så korrekt städning är viktigt, noterade Lukens, av UVA:s institution för neurovetenskap. "För mycket eller för lite tros ligga till grund för allt från autism till intellektuell funktionsnedsättning - alla typer av neuroutvecklingsstörningar, " han sa.

Till exempel, ataxi är ett tillstånd som får människor att tappa kontrollen över sina rörelser. "Det finns en potential att denna väg kan bidra till den neuronala förlust som ses vid ataxi, sa Lukens, en forskare med UVA:s Center for Brain Immunology and Glia (BIG). "Å ena sidan, du behöver det [städningen] men om du har för mycket av det, det kan få negativa konsekvenser, tycka om, potentiellt, ataxi. Många av de tidigt förekommande neurodegenerativa sjukdomarna är associerade med mutationer i DNA-skadoreparationsproteiner, och denna väg kan också vara inblandad. "

Upptäckten skedde något allvarligt, resultatet av en observation av beteendet hos labbmöss medan forskarna undersökte traumatisk hjärnskada. Men efter det oväntade ledet har forskare fått en bättre förståelse för hjärnans utveckling, och den förståelsen kan en dag ge nya behandlingar för neurologiska sjukdomar.

Lukens, medlem i UVA:s Carter Immunology Center, varnade för att sådana behandlingar sannolikt ligger långt borta, men han sa att en terapi baserad på upptäckten kan ha utbredda tillämpningar. "Att träffa denna väg i den mogna hjärnan skulle sannolikt ge en behandlingsstrategi för varje neurodegenerativ sjukdom som är förknippad med DNA -skada, "sa han." Och det är alla de stora tunga hitters:Alzheimers sjukdom, Parkinsons, ALS. "

Fynd publicerade

Forskarna har publicerat sina resultat i den prestigefyllda tidskriften Nature. Studiens författare var Lammert, Elizabeth L. Frost, Calli E. Bellinger, Ashley C.Bolte, Celia A.McKee, Mariah E. Hurt, Matt J.Paysour, Hannah E. Ennerfelt och Lukens.

Forskningen stöddes av Hartwell Foundation; Rettsyndrome.org -bidrag 22349; Owens Family Foundation; and Brain &Behavior Research Foundation -bidrag 27515. Lammert fick stöd av ett predoktorellt utbildningsbidrag från National Institutes of Health National Institute of General Medical Sciences och ett Wagner -stipendium.

• Arizona COVID-19 Genomics Union för att studera hur viruset kan utvecklas
• Topp NAU-mikrobiolog ansluter sig till Arizona COVID-19 Genomics Union