基因的突变会导致果蝇对热应激高度敏感
2019年12月17日
来源：生物帮
作者：生物帮
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摘要：圣路易斯华盛顿大学的一项研究发现，与人类长QT综合征有关的基因突变可能会引发癫痫发作，因为它们直接影响大脑中某些神经元的种类，而不受基因突变对心脏功能的影响。艺术与科学的新工作是用果蝇进行的，并发表在PLOS Genetics上。
大多数患有长QT综合征的医学病患者的基因突变会导致快速，混乱的心跳。他们还会经历晕厥和癫痫发作。临床方法在很大程度上假设当心脏跳动不规律时，大脑最终将得不到足够的氧气-进而引起癫痫发作。
圣路易斯华盛顿大学的一项研究发现，与人类长QT综合征有关的基因突变可能会引发癫痫发作，因为它们直接影响大脑中某些神经元的种类，而不受基因突变对心脏功能的影响。艺术与科学的新工作是用果蝇进行的，并发表在PLOS Genetics上。
“该基因似乎是生理过程中的关键因素，可以保护神经元免受温度迅速升高引起的不可控制的射击，这可能导致瘫痪和死亡，”生物学副教授Yehuda Ben-Shahar说。艺术与科学。
最近在Ben-Shahar实验室做博士后的Alexis Hill在探究神经系统对急性环境压力的反应时发现了这种意想不到的关系。
通常，热量会使神经元开始更快地放电，因此大脑对过热特别敏感。哺乳动物和其他大型动物有保持内部温度并保护大脑免受热的方法。但不是果蝇。由于他的小身体没有多余的体积，苍蝇可以调节温度的唯一方法就是从不舒服的地方移到舒适的地方。
本·沙哈尔(Ben-Shahar)此前曾发表过研究，表明缺乏一种名为sei的基因的苍蝇无法在25摄氏度(77华氏度)以上的温度下自救。他们没有能力缓解热应激，并随着温度升高开始发作。
该基因SEI-由以前发现其在癫痫发作活动中起作用的其他研究人员命名-出现在果蝇的许多地方：在负责兴奋性信号和抑制性信号的主要通讯的神经元中，在神经系统的神经胶质细胞中在心脏中以各种方式支持神经元。
在他们的新工作中，Hill和Ben-Shahar能够证明sei仅在某些特定类别的神经元和神经胶质细胞中表达时才能够防止热诱导的过度兴奋。敲掉心脏中的基因对癫痫发作活动没有影响。
本·沙哈尔说：“果蝇抵抗热量的能力在于神经元，神经元释放神经递质，使其他神经元更快地激发神经。”
出人意料的是，该研究还发现了sei在神经系统另一主要细胞神经胶质细胞中的保护作用。神经胶质传统上一直被神经胶质的重要性所掩盖，但是近年来，它们在保持健康的脑功能方面已变得同等重要。研究人员说，这项工作确定了神经胶质细胞离子通道的保护作用，这一事实进一步支持了神经胶质在神经系统中具有更广泛的生理功能以及它如何应对环境挑战的观点。
通过仔细阅读科学文献，可以发现许多与长期QT综合征相关的癫痫发作的参考资料，这种发作使人类遭受与可比拟的hERG可比基因的基因突变。
但是大多数临床医生认为这些癫痫发作是心血管疾病的继发性结果。本·沙哈尔希望这种情况很快会改变。
他说：“如果查看人口统计数据，长QT患者的癫痫发作率要比普通人群高得多。”“由于心血管功能障碍会引起各种问题，目前在文献中假定癫痫病是继发性的-因为人们心脏有病，他们最终会发展为癫痫病等。
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