5-羟色胺神经元有助于确保从中断呼吸中恢复的故障安全机制
科学家试图鉴定婴儿猝死综合症的根源(SIDS)是1个月至1岁的美国婴儿死亡的主要原因,越来越多地将注意力转移到神经递质5-羟色胺和产生它的脑细胞上。
研究已将血清素产生联系起来神经元对呼吸,这可能会在小岛屿上出现问题。此外,来自小岛屿发展中国家的组织样品通常在这些神经元中特别表现出异常。
现在,对小鼠的一项新研究表明,产生5-羟色胺神经元的异常不仅伴随着SIDS病例的一部分,而且实际上可能导致那些过早的死亡。
调查结果于10月23日发表Elife,表明产生5-羟色胺的神经细胞中正常活性的急性丧失使人体从中断呼吸中恢复的能力钝化。结果提供了证据表明年轻动物需要正确运作5-羟色胺神经元保持正常的心肺功能。
苏珊说:“如果我们能确定产生5-羟色胺的神经元是否在调节幼体小鼠中对呼吸的呼吸,心率和对APNEAS的恢复反应中起着积极而必要的作用,那么它至少可以为某些SIDS案例提供合理的生物学解释。”哈佛医学院遗传学教授,研究高级作者Dymecki。
她说:“这种可能的解释可能会给人们带来一些希望,即使是对失去孩子岛屿发展的家庭经历的深刻悲伤,有一天有一天可以帮助研究人员完全防止小岛屿发展中国家。”
通常,大脑会协调心脏和肺部,以提供氧气连续流入体内和二氧化碳。
在诸如睡眠呼吸暂停之类的条件下,当呼吸暂时停止时,细胞中的氧气水平可能会下降太低,二氧化碳水平可能会升高。为了恢复健康的水平,大脑会触发一系列喘气并提高心率,这一过程称为自动震荡。
但是,某些小小限间婴儿中的心率监测器读数支持这样的假设:这种故障安全机制并不总是启动,并且其失败会导致SIDS。
Dymecki及其同事着手探索产生5-羟色胺神经元在调节一周历史小鼠自动震动中的作用,研究人员估计,这些小鼠在相应的年龄窗口内,该窗口传达了人类SIDS的最高风险。
研究人员对小鼠进行了基因修饰,因此他们的5-羟色胺神经元会迅速而暂时抑制注射的化学物质。其他神经元仍然不受影响。
Dymecki说,在小鼠幼崽中设置这种诱导的神经元扰动技术,并将其与测量呼吸和心脏功能的能力耦合是关键。
Dymecki实验室的研究生,论文的第一作者Ryan Dosumu-Johnson说:“尽管最初在技术上具有挑战性,但这种新颖的方法允许精确的脑细胞操纵和心脏和呼吸活动的实时测量。”
然后,研究人员在小鼠中诱导了呼吸暂停。
那些患有抑制5-羟色胺神经元的人的呼吸恢复较弱,面对呼吸暂停的肌肉死亡的实例比具有正常功能正常的5-羟色胺生产系统的小鼠。
Dymecki说:“这些结果表明,在出生后的早期血清素神经元中至关重要。”
令研究人员感到惊讶的是,至少在最初,抑制5-羟色胺神经元的心率正常恢复,即使呼吸受损。
Dymecki说:“对呼吸和心率恢复反应的这种解偶联是出乎意料的。”“这表明这两个重要的生理反应 - 心脏速度和呼吸 - 在脑细胞和电路水平上比以前预期的,尽管它们相互编织的生理学,但它们的可分离性。”
尽管需要进一步的研究来揭示人类中相同的原则是否成立,但目前的发现支持了以下理论:5-羟色胺神经元功能缺陷的理论可以使婴儿更容易受到呼吸暂停和其他心肺挑战的影响。
Dymecki说,如果在人类研究中复制,新发现最终可以帮助改善筛查工具,以识别较高小群别风险的婴儿并提出新的药物开发策略。
进一步探索