研究发现自闭症患者与年龄相关的大脑差异

加州大学戴维斯分校MIND研究所的研究人员领导的一项新研究证实，自闭症患者的大脑发育与正常神经发育的人不同。根据发表在PNAS在美国，这些差异与炎症、免疫反应和神经传递相关的基因有关。它们始于童年，并在一生中不断发展。

在美国，大约每44个孩子中就有一个患有糖尿病自闭症．自闭症患者的行为、交流和学习方式可能与正常人不同。随着年龄的增长，他们经常在社交和互动方面遇到挑战。

研究人员旨在了解大脑中的神经元是如何大脑年龄和自闭症之间的交流和相互作用。他们研究了基因差异大脑神经元对不同年龄的自闭症患者进行研究并将他们与正常神经发育的人进行比较。

早期的研究表明，某些大脑区域标记早期的过度，随后随着自闭症患者成年年龄的增长，神经元的体积、连通性和细胞密度都减少。

“神经元最初的过量和过度连接可能会使大脑更容易衰老和炎症，这可能会导致进一步的变化大脑结构和功能，”共同资深作者辛西娅·舒曼说。舒曼是精神病学和行为科学系的神经科学教授。她隶属于加州大学戴维斯分校心智研究所。“了解自闭症患者的大脑在一生中是如何变化的将为研究提供机会早期干预．"

方法

研究人员分析了27名自闭症患者和32名非自闭症患者的脑组织。这些人的年龄在2岁到73岁之间。

组织是从颞上回(STG)区域——大脑中负责声音和语言处理以及社会感知的区域。

“STG在整合信息方面发挥着关键作用。它有助于提供我们周围环境的意义。尽管它很重要，但它仍然相对未被探索。”舒曼评论道。“我们想了解自闭症患者大脑这一关键部位的分子变化是如何发生的。”

研究小组使用激光捕获显微解剖技术分析了脑组织和分离的神经元。他们在分子水平上研究了STG组织和分离神经元中的mRNA表达。mRNA将DNA代码翻译成细胞机器可以识别的指令，并用于制造不同身体功能的蛋白质。

主要发现

这项研究确定了194种显著不同的药物基因在自闭症患者的大脑中。在这些基因中，与正常人群相比，自闭症患者大脑中143个基因产生更多的mRNA(上调)，51个基因产生更少的mRNA(下调)。

下调的基因主要与大脑连接有关。这可能表明神经元可能无法有效地交流。神经元的过度活动可能会导致自闭症患者的大脑衰老得更快。

该研究还发现自闭症患者大脑中有更多的热休克蛋白mRNA。这些蛋白质对压力有反应并被激活免疫反应和炎症。

正常人和自闭症患者之间与年龄相关的大脑差异

该研究在大量STG组织中鉴定出14个基因，这些基因在自闭症患者和正常神经个体之间显示出年龄依赖性差异，在孤立的神经元中鉴定出3个基因。这些基因与突触、免疫和炎症通路有关。

例如，在典型的大脑中，HTRA2基因的表达在30岁之前要高得多，然后随着年龄的增长而下降。在自闭症患者的STG神经元中，该基因的表达水平开始较低，并随着年龄的增长而增加。

神经学系副教授Boryana Stamova解释说:“HTRA2的变化与神经元细胞的丢失和细胞功能有关，例如适当的蛋白质折叠，以及细胞成分的再利用和再循环。”她还隶属于MIND研究所。“HTRA2的作用对正常的大脑功能至关重要。”

研究人员还发现了自闭症患者大脑组织中不同的炎症模式。一些免疫和炎症相关基因被强烈上调，表明免疫功能障碍可能随着年龄的增长而恶化。

该研究指出，与γ -氨基丁酸(GABA)合成相关的基因表达与年龄相关的下降。GABA是一种化学信使，可以帮助大脑减慢速度。它是一种抑制性神经递质。

“众所周知，GABA在控制焦虑和压力时的神经元过度活跃方面具有抑制作用。我们的研究表明，自闭症患者大脑中与GABA信号有关的基因发生了年龄依赖性的变化。”Stamova说。

研究发现，直接分子水平上自闭症患者神经元中的胰岛素信号被改变的证据。它还注意到自闭症患者和阿尔茨海默病患者之间STG区域mRNA表达的显著相似性。这些表达可能与神经退行性疾病和认知能力下降的可能性增加有关。

“我们的研究结果对于了解自闭症患者的大脑中发生了什么非常重要。随着时间的推移，确定这些变化让我们有机会考虑一些在特定时期可能更有用的干预措施，”舒曼说。