玉泉医院帕金森病中心

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通过了解两组产生多巴胺的神经元来了解帕金森

通过了解两组产生多巴胺的神经元来了解帕金森    

研究人员可能已经解决了一个长期存在的关于在帕金森病患者中脑细胞凋亡的难题。在7月11日Nature在线版发表的一项研究表示,在帕金森病患者大脑中有两种不同类型的多巴胺能神经元丢失。不仅如此,这项研究还发现,每一种神经元控制不同类型的行为,这可能有助于科学家们更好的靶向治疗帕金森病。

科学家们早就知道,帕金森病患者多巴胺能神经元的凋亡导致了多巴胺释放的减少,而多巴胺有两个不同的作用,一是帮助身体活动,二是对犒赏做出反应(reward system)。这就解释了为什么帕金森药物有时能缓解症状,有时候又会导致异动(额外的多巴胺会影响大脑的犒赏机制)。但在此之前,我们很难解释神经元是如何执行这两套复杂的任务。

埃文斯顿西北大学的Daniel A. Dombeck教授和Mark W. Howe教授为了更好的了解多巴胺能神经元的工作机制,采用先进的成像技术来观察大鼠大脑中的多巴胺能神经元在运动过程中的作用。他们用这些技术来分析大鼠分别在休息时、在跑轮上跑步时和犒赏水时,脑细胞中多巴胺信号传递。

结论

  • 科学家们在纹状体中发现两种不同的多巴胺能神经元群(纹状体是与运动相关的脑功能区)。第一种类型的神经元传递信号控制身体运动,另一种是传递对额外奖赏的回馈信号。
  • 大鼠跑步时(没有受到犒赏时),与帕金森病运动相关的多巴胺能神经元是非常活跃的。反过来研究人员利用optogenetics技术 “打开”大鼠纹状体中特殊多巴胺能神经元,这能直接导致小鼠运动。
  • 令人惊讶的是,他们发现与运动有关的多巴胺能神经元发出信号支配行动非常得迅速和精确。
  • 与运动有关的多巴胺能神经元与反馈犒赏时的多巴胺能神经元在很大程度上是不同的,每一种神经元发送的信号作用于纹状体的不同区域。

清华大学玉泉医院帕金森病中心解读

现有的药物疗法是在整体上补偿多巴胺,而不是针对不同多巴胺(运动时和得到犒赏时)进行分别补偿。正因为如此,治疗的副作用往往与多出的那部分多巴胺有关,例如幻觉或是冲动控制障碍。

这项研究做出了两个贡献,一是发现了两种不同的多巴胺能神经元群,二是明确了哪一组多巴胺能神经元是与运动相关的。这改变了我们对多巴胺信号工作的认知,并为我们了解帕金森病中多巴胺环路的破坏机制指明了新的方向。

不仅如此,这一发现也有助于治疗技术的发展。目前帕金森病的治疗的方法是补充整体多巴胺水平,而没有针对特定的多巴胺能神经元类型,而这项研究表明,未来的治疗想要更为有效,需要瞄准特定的细胞类型和大脑区域,并且需要认识到多巴胺信号传递控制运动最有效的时机。


原文:Rapid Signalling in Distinct Dopaminergic Axons During Locomotion and Reward. Naturedoi:10.1038/nature18942

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