回收受损的线粒体在自闭症?

结节性硬化症(TSC)遗传性疾病导致自闭症在大约一半的影响,可能源于一个缺陷在基本系统细胞使用回收他们的线粒体,波士顿儿童医院的科学家们报告。科学家们相信他们的发现,10月18日在线发表细胞的报道开辟新的治疗可能性不仅对TSC,但可能对其他形式的自闭症和一些神经系统疾病。

细胞线粒体细胞器负责能源生产和新陈代谢,不断得到回收。通过这一过程称为自噬(“自食”),细胞消化受损或衰老的线粒体,扫清了道路的健康替代品。自噬是如何工作的(研究本月早些时候获得了诺贝尔奖)。

由穆斯塔法领导的新的研究领域,医学博士,博士和co-first作者大流士Ebrahimi-Fakhari,医学博士,博士,一位居民在波士顿儿童医院和医学院学生Afshin Saffari,在波士顿儿童F.M. Kirby神经生物学中心,表明自噬是TSC的缺陷。科学家们进一步表明两种现有类的药物对抗缺陷:癫痫药物卡马西平,称为mTOR的药物。治疗时,不正常的神经元能够清晰的受损的线粒体和补充健康的线粒体,恢复正常的营业额。

“我们的发现指出可能的治疗提高mitophagy一些神经发育和神经退行性疾病,”说,世卫组织还转化神经科学中心主任波士顿儿童和这篇论文的主要作者。

与旧的,新的

mitophagy缺陷,或线粒体自噬,已经涉及很多神经系统紊乱如帕金森病和阿尔茨海默氏症。线粒体也在孤独症研究多年,但研究结果很大程度上是有趣的和不确定的,部分原因是自闭症人口多样化,很难定义。

“我们决定使用结节性硬化症,定义的基因疾病,自闭症的发病率高,作为一个线粒体动力学模型来理解所扮演的角色,”领域说。

领域,Ebrahimi-Fakhari和他的同事们研究了大鼠神经元和神经元patient-derived(从诱导多能干细胞创建)受到live-cell TSC和使用成像技术来研究线粒体的分布和动态。他们发现,整个TSC神经元有更多的线粒体,特别是更多的支离破碎和线粒体功能失调。

轴突的抗冲击能力

然后他们检查了神经元的轴突,预测将消息发送到其他细胞。在轴突线粒体发挥关键作用,在大量在轴突形成突触的突触前的位置提示或与其他神经元和连接释放神经递质。但是老鼠神经元和神经元的轴突TSC患者线粒体枯竭的境地。

“我们认为这可能影响神经元相互交谈,如何“Ebrahimi-Fakhari说。“突触失去线粒体的支持可能会释放神经递质过多或过少。”

潜水深度,他们发现当mitophagy增加体内的细胞,这是减少轴突。尽管蛋白质参与的早期步骤mitophagy增加轴突,自噬小体和lysosomes-the细胞器周围的digesting-failed出现受损的线粒体。相反,线粒体被穿梭的轴突,回到身体的细胞,而不被取代。

治疗的机会?

研究人员能够恢复正常mitophagy和补充功能中线粒体在培养皿中神经元和活老鼠的几种方法:

• 通过引入一个健康的基因突变在TSC的副本
• 通过添加雷帕霉素,mTOR抑制剂领域实验室已经显示出改善TSC在动物模型中,目前在临床试验中
• 常用抗癫痫药物与卡马西平,增强了自噬通过不同的机制比mTOR的行动。

最值得注意的是,线粒体在突触前补充网站,他们的存在是最关键的地方。

这些发现揭示已经知道什么有趣的TSC和自闭症。越来越多的证据,其中包括先前的研究领域的实验室,表明自闭症、智力障碍和癫痫在许多TSC患者可能结果,至少部分,从突触功能障碍。自闭症本身越来越被视为障碍的突触和突触这个研究暗示了一种可能的方式可能会出错。

“我们的工作定义了线粒体稳态TSC的治疗目标,也可以对其他神经系统疾病,包括线粒体功能障碍,“Ebrahimi-Fakhari说。