精神疾病是人类大脑进化中BUG,相关基因区间被锁定

本文来源 繁昌-健康养生
一 发表于 一 2019 07/21
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在科学出现之前,患有精神疾病的人常被当成被鬼怪附身或是疯子。随着医学的发展,研究者提出假设:精神分裂症、双相情感障碍等精神类疾病可能是人类大脑进化过程中出现的“副作用”。近日,美国斯坦福大学的全基因组关联研究(Genome-wide association studies )成果锁定了与精神分裂和情感障碍相关的基因位点。

双相情感障碍和精神分裂症是高度遗传性疾病,影响着全世界超过3%的人。在对机理探究时,研究人员发现这两种神经精神疾病的风险与人类钙通道基因CACNA1C第三内含子中100KB区间(非编码DNA中的重复序列)密切相关。该研究发现发表在8月9日的《美国人类遗传学杂志》上。

(人类特有的串联重复序列区由30个序列单位组成,在众多千碱基序列中从头到尾重复)

美国斯坦福大学发展生物学教授、项目负责人David Kingsley在杂志的新闻发布会上说:“这些核苷酸序列的结构、顺序变化可能导致了人类进化过程中CACNA1C功能的变化,增加了现代人罹患精神疾病的风险。”

研究者认为,这一发现可以改善精神分裂症和双相情感障碍患者的治疗。虽然精神分裂症和双相情感障碍根据临床症状被归类为不同的疾病,但它们有一组相似的基因组风险变异体。目前钙通道药物的疗效好坏参半,而通过DNA重复序列的测定,有助于识别那些最有可能对目前钙通道药物产生应答的患者。

遗传因素是情感障碍和精神分裂症最主要的危险因素,它们拥有共同的基因重叠。研究认为 Cav1.2 参与了细胞膜钙离子通透性改变,导致细胞内信号途径活性和基因转录及突触可塑性改变,在调整大脑高级复杂功能如认知、情感、行为等起着重要作用。CACNA1C多态性与情感障碍、精神分裂症、抑郁症等精神疾病有关,是多种精神疾病的易感基因。

(人类特有的重复序列在神经细胞中作为增强子)

研究者同时指出,CACNA1C基因第三内含子中100KB区间重复序列为人类特有,在试验中,该重复序列降低了人类神经祖细胞系中增强子的活性,可能是其他组织或发育时间点更复杂表达差异的基础。科学家们需进一步研究CACNA1C基因变异患者的钙通道活性是增多还是减少。Kingsley解释,这些重复序列可能给人类大脑带来了进化上优势,同时它们增加了精神分裂症和双相情感障碍等疾病的风险。

人类与黑猩猩分道扬镳后,许多自闭症相关基因的调控元件发生了快速演变

随着我们对精神疾病的研究日益加深,神经科学家们分析了精神疾病为何会出现,认为:那些患有精神疾病的人可能是人类为认知能力发展付出的代价。

2008年刊登于开放期刊《基因组生物学》(Genome Biology)的一项研究提示,在进化过程中,为了调和不断增长的大脑体积和有限的摄入能量之间的矛盾,大脑中调控代谢的分子发生了快速的适应性变化。一项著名的理论指出,诸如精神分裂症之类的精神类疾病,就是这种戏剧性的分子变化带来的副作用。

一些科学家认为,创造人类语言和言语的代价,就是人类基因组中出现自闭症和精神分裂症。事实上,无序或混乱的言语是精神分裂症的一个显著症状。另外,虽然很多疾病都会同时发生在人类和其他物种身上,精神分裂症却是人类独有的。

在这项2008年的研究中,科学家发现“与能量代谢和大脑的高能耗功能相关的基因,以及与代谢调控和大脑功能有关代谢物,在精神分裂症患者中都发生了改变,同时,两者在近期的人类进化中似乎也发生了迅速的变化,进化上的改变可能是它们被正向选择的结果。”

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