研究揭示了重要的脑部肿瘤和癫痫发作之间的联系

检测脑瘤最早可能的阶段,消除他们发作开始之前可能有一天,根据科学家的研究贝勒医学院和得克萨斯州儿童医院。

在这项研究中,这是发表在《华尔街日报》自然神经科学,科学家们的报告指出在大脑特定的脑细胞的出现肿瘤进展在老鼠模型中标志着开始癫痫发作和大脑肿瘤入侵。一种改进的了解脑肿瘤引起癫痫发作可能导致策略来预防或治疗。

“我们开始这个项目通过研究正常脑细胞,”文章的第二作者本杰明•迪尼博士说,中心的副教授贝勒和神经干细胞和再生医学研究所德克萨斯儿童医院。“大脑有数十亿神经元的细胞只有30%。星形胶质细胞的主要细胞类型是剩下的70%。令人惊讶的是,星形胶质细胞神经元没有研究了尽可能多的细节。”

“尽管星形胶质细胞往往大致归类为一个细胞类型,很多多样性存在于由这些细胞的功能,”文章的第二作者乍得克莱顿博士说,医学副教授和丹邓肯L综合癌症中心的生物统计学贝勒。

星形胶质细胞在大脑中扮演不同的角色,从支持神经元的功能,参与突触的形成和功能和释放的神经递质,使血脑屏障和其他功能。不知道是所有这些功能是否由星形胶质细胞的不同亚种群。本研究探讨了细胞和功能多样性最神秘的,然而在大脑中最丰富的细胞类型。回答这个基本问题作为这次调查的起点。

更好地理解被低估了星形胶质细胞

研究人员把老鼠星形胶质细胞的数量,直到现在一直被认为是与小细胞类型多样性,并使用分子标记在细胞表面表达将细胞分为亚种群根据表达的细胞表面标记。他们确定了五个亚种群——科学家们称之为亚种群、B、C、D和E -细胞表面标记的每个包含一个独特的组合。这些亚种群始终呈现在不同的大脑区域。

进一步的研究显示,每一个族群的星形胶质细胞表达不同的基因集。这些分子特征表明,大脑中每个分组人口可能扮演不同的角色。特别是,科学家们感兴趣分组人口C,这表达了大量的基因与突触,传递神经冲动的连接,连接网络的神经元在大脑中。

研究人员比较星形胶质细胞的不同亚种群的能力来支持神经元之间的突触的形成和功能。

“在实验室里,我们结合个人族群的星形胶质细胞与神经元和突触的形成和功能,测量“迪尼说。“我们发现神经元C使潜伏在群比神经元突触孵化与其他亚种。”

综上所述,这些研究结果表明,星形胶质细胞在正常小鼠大脑包括至少5个不同的亚种群不同支持突触的形成和功能。

星形胶质细胞与人类神经胶质瘤

“星形胶质细胞与大量的神经疾病,包括损伤、多发性硬化症、孤独症、精神分裂症、老年痴呆症和帕金森症和脑部肿瘤。鉴于我们发现不同星形胶质细胞亚群,我们想知道这些亚种群也可以解释星形胶质细胞贡献许多不同的神经系统疾病,”迪尼说。

迪尼实验室的利益之一是识别机制,调节星形胶质细胞的发展和如何将这些细胞为神经系统疾病,特别是人类多形性成胶质细胞瘤,最积极的和致命的脑瘤。在这些类型的癌症,约80%的肿瘤包括转换astrocyte-like细胞,,就像在正常脑组织中,这些肿瘤细胞亚种群的多样性和功能的大脑肿瘤没有详细研究。

在这种情况下,科学家们使用一种不同的方法来确定astrocyte-like人类胶质母细胞瘤细胞包括星形胶质细胞不同的亚种。

“我们使用公开可用的基因组数据集来帮助我们理解彼此区别不同类型的星形胶质细胞,”克莱顿说。“基因组数据集编译整个基因组——所有的基因,不同类型的细胞。使用这个资源,我们发现,每种类型的人类基因活化的星形胶质细胞表现出非常独特的模式。它是通过比较这些模式与模式与脑癌或癫痫、使用公共数据,我们发现特定类型的星形胶质细胞似乎在这些疾病的角色。”

支持,星形胶质细胞似乎在人类胶质母细胞瘤中发挥作用,研究者转基因两个疾病的小鼠模型,观察星形胶质细胞亚种群也存在于老鼠的肿瘤。亚种群也出现在人类多形性成胶质细胞瘤的主要人体标本。

星形胶质细胞和癫痫发作

一个引人注目的胶质母细胞瘤的特征,通常会导致肿瘤的发现,是癫痫发作。

有一次磁带和Jeffrey l . Noebels博士说,这个研究。Noebels,神经学教授、神经科学和分子和人类遗传学、蓝色鸟圈发育神经遗传学实验室的主任贝勒,癫痫领域的领导者,迪尼问道,“你的老鼠脑部肿瘤有癫痫发作?”"They do," Deneen said.

这次谈话导致规划一系列的实验小鼠模型的神经胶质瘤确定癫痫发作的时间尺度和不同子种群的astrocyte-like细胞是否在肿瘤与癫痫发作有关。

这些实验的结果表明,随着肿瘤的发展,相邻的神经元的兴奋性逐渐增加。出生后七十天,小鼠可见发作,与C .星形胶质细胞群的出现进一步连接这些astrocyte-like亚种群,癫痫,科学家们表明,分组人口C表达大量的基因与癫痫有关。

分组人口C似乎参与癫痫在胶质母细胞瘤的小鼠模型,亚种群B和D显示他们能够迁移比人口C在实验室化验。

“将所有因素加起来,胶质母细胞瘤的小鼠模型的证据表明,随着肿瘤的发展,不同的亚种astrocyte-like细胞在肿瘤发展和执行不同的功能相关的两个重要的肿瘤特征、突触失衡会导致癫痫发作,和肿瘤迁移可导致肿瘤侵入其他组织,“迪尼说。

“不到一半的癫痫患者脑部肿瘤引起的与现有的抗癫痫药物,可以帮助“Noebels说,作者的工作。“我们不懂如何恶性细胞引起癫痫发作,或肿瘤手术后癫痫发作持续的原因。直到现在,我们只能研究这个误导后期的脑组织。我很兴奋,这下一代小鼠实验模型将使我们能够学习,第一次,最早的人类肿瘤在大脑回路影响癫痫实际开始之前和理解机制。这些研究将是一个重大的进步在病人护理,宝贵的数月时间便允许临床医生绕过了寻找有效治疗停止发作。因为癫痫发作本身损坏大脑组织,及时有效的治疗是极其重要的。”