神经系统疾病识别的关键神经混乱的中介

莱特州立大学研究人员发现了一种分子,破坏大脑神经元的高度专业化的结构,这一发现可能会扩大理解神经系统并发症的疾病。

的研究由博士后研究员Ryan Griggs博士和研究生生理学和神经科学学生Duc阮的神经科学、细胞生物学和生理学,发表在eNeuro,同行评审科学期刊所产生的神经科学学会。

“这些发现可能会严重影响神经系统并发症的理解在一些疾病状态和广泛的病理生理学相关性,”研究人员写道。

该研究项目始于2016年,当时阮和其他本科生Jeneane贾比尔是添加到越来越多的研究小组由Keiichiro Susuki,医学博士神经科学博士,副教授,细胞生物学和生理学。

Griggs说团队热衷于研究神经元结构和功能之间的关系,这种关系是如何改变了神经系统的疾病。

“我们相信,神经系统疾病可能是由于小的变化在大脑中的神经元,改变其正常功能,”他说。

神经元细胞的研究项目集中在网络及其连通性。格里戈斯说,开发新疾病修饰治疗神经系统疾病,而不是治疗症状,启动和维持神经系统功能的机制和功能障碍必须被理解在网络层。

先前的研究表明,小型神经元轴突的初始段的变化,一个高度专业化的分子结构,调节神经元之间的电子通信,出现在阿尔茨海默病小鼠模型,多发性硬化症或慢性神经性疼痛。

莱特州立的研究人员最近发现类似的轴突初始段的变化与2型糖尿病小鼠的大脑中。这些发现发表在2018年和2019年,列昂尼德•叶马可夫反复博士,当他是一个医学博士/博士学位。学生在Susuki实验室。

研究人员认为可能涉及一个因素是分子称为甲基乙二醛生产时,身体的细胞分解葡萄糖。研究表明,甲基乙二醛在糖尿病患者高。

“我们的研究是第一个研究清楚地识别疾病factor-methylglyoxal-that启动中断的关键,高度专业化的结构内的神经元,轴突初始段,“Griggs说。

研究人员增加了甲基乙二醛神经元文化,发现轴突的长度初始段减少,一个微妙但却可能有意义的结构变化。重要的是,他们说,他们添加的丙酮醛可能代表了高浓度的甲基乙二醛与2型糖尿病患者或老鼠。

暴露的细胞甲基乙二醛导致功能性神经细胞和网络水平变化。研究人员观察到减少活动的神经元和网络改变了在单一神经元兴奋性暴露甲基乙二醛的文化三个小时。但这些变化缺席或在24小时内恢复。

“这些结果是矛盾的,我们最初认为结构性变化的轴突初始段,如缩短的长度,会出现神经功能障碍的同时,“Griggs说。“我们未来的研究旨在确定甲基乙二醛如何调和这两个结构和功能变化和解释之间的时序关系的明显不匹配我们观察到神经结构和功能的破坏。”

Griggs说的最具挑战性的部分研究了实验要使用新学到的技术如神经细胞培养和多极阵列电生理记录。

“但是我们有帮助,”他说。“我们与教授彼得•温纳博士和教练卡洛斯Gonzalez-Islas,博士,埃默里大学。他们表现的细胞电生理记录和帮助我们解释我们的结果和写论文。”

“我们现在拥有的所有资源来深入了解甲基乙二醛的假说是轴突的关键中介初始段中断2型糖尿病使用我们所有的新成立的技术和工具,“Griggs补充道。“这真是专用学生和协作和支持的研究社区莱特州立,让这项研究成为可能。”