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同样是慢性应激,能导致一些人抑郁症,但另外一些人不会发生。最近研究发现,β-catenin控制的miRNA生产是导致这种差异的基础。
心爱人的死亡、失去工作、财务或个人问题都可以对人产生应激。虽然一些人在这些情况下可以出现抑郁症,但也有人能应付这种困境。上个世纪70年代,科学家就发现了这种现象,但分子基础一直不清楚。《自然》刚刚在线发表了Dias等的一篇论文,报道了β-catenin控制Dicer1在这一现象中的关键作用。
核糖核酸内切酶,属于RNase III家族中特异识别双链RNA的一员,它能以一种ATP依赖的方式逐步切割由外源导入或者由转基因,病毒感染等各种方式引入的双链RNA,切割将RNA降解为19-21bp的双链miRNA 的生成。
过去10年来研究发现,遗传和环境之间的相互作用是影响心理疾病的重要基础,一些分子通路在这一过程中发挥重要作用。这些研究已经成为开发抗抑郁药的重要基础,但是这些抗抑郁药物大约只能在2/3的患者中取得效果,深入理解不同人对应激耐受差异的原因对提高治疗效果提供重要基础。
β-Catenin可控制大脑功能,β-catenin活性也曾经发现和抑郁症有关系,Dias等使用慢性社会应激模型,对β-catenin和应激耐受的关系进行分析,他们采用的慢性社会应激刺激是将小个头雄性小鼠和大个头雄性小鼠同窝饲养,反复经受这种刺激的小个头小鼠虽然没有明显的躯体伤害,但显然会导致心理创伤,并最终导致抑郁样行为。出现抑郁表现的动物通常会避免社会接触,这正是人类抑郁症的典型表现。
作者对动物一个脑内伏隔核进行分析,伏隔核是前脑的一个部分,和药物成瘾有密切关系,Dias小组过去曾经发现伏隔核也参与抑郁症的形成。当他们设法提高伏隔核内β-catenin表达水平,即使经过慢性应激,动物也不再表现出抑郁行为,轻微的慢性应激一般不会导致抑郁样行为,但是如果阻断伏隔核内β-catenin活性,动物也会出现抑郁样行为。这些研究结果说明,伏隔核内β-catenin能提高动物耐受慢性应激的能力。进一步研究发现,伏隔核内β-catenin的这种效应只局限于D2型中型多棘神经元,中型多棘神经元是伏隔核的基本细胞类型. 这类神经元产生的神经递质是γ-氨基丁酸, 是一种主要的中枢神经系统的抑制性神经递质。这些神经元也是伏隔核的主要投射或者称输出神经元。抑郁症小鼠这种神经元活性下降,但耐受抑郁症的动物这种神经元活性增强。
β-链蛋白(β-catenin)最早作为一种黏附因子被发现,后来人们发现β-catenin还是一种多功能的蛋白质。在神经系统,这种蛋白能调节神经可塑性,也是一种重要的细胞内信号分子,尤其是作为细胞外分子Wnts的下游分子,调节多种基因表达。Dias的研究提供了强大的证据说明这种分子的抗抑郁效应主要是其细胞核调节功能。
为确定受β-catenin调节的具体基因,研究人员对所有该蛋白的目标蛋白进行筛选,结果发现了Dicer1变化最明显。Dicer1是产生miRNA的关键酶。通过一系列遗传学实验,证明如果没有Dicer1,β-catenin的效应就会消失。
a,Dias et al.2report that D2-type medium spiny neurons are not activated in 'depressed' mice.As a consequence, β-catenin protein remains in the cytoplasm in these cells,unable to enter the nucleus, and the Dicer1 gene is thus inactive.'Anti-resilience' proteins may therefore be produced from messenger RNA thatwould otherwise have been inhibited by microRNAs (miRNAs) generated by theDicer1 protein. b, In resilient mice, β-catenin enters the nucleus ofactivated neurons, thereby turning on Dicer1 transcription. Elevatedlevels of Dicer1 protein increase production of miRNAs and possibly othereffectors of resilience. This might, in turn, inhibit the production ofanti-resilience proteins, because of binding and inhibition of mRNA by miRNAs.
Dias提出了一种通过miRNAs分子的β-catenin依赖的应激耐受模型(Fig. 1)。由于miRNA能调节大量基因表达,β-catenin能通过这种模式控制大量能对抗应激的蛋白表达,产生抗应激作用。当然有许多细节问题需要进一步研究。
理论上Dicer1蛋白是大量miRNAs的决定性分子,但是β-catenin只影响少数miRNAs。这是否意味着有更多miRNAs也参与这个过程?但是回答这个问题需要大量的研究工作,因为将近1000个受Dicer1蛋白控制的miRNAs分子难以逐个分析。更不要说还有小干扰RNAs分子也可能发挥作用。
这个研究和人类抑郁症有没有联系,至少一种激酶GSK3能控制β-catenin活性,而影响GSK3活性的一种药物锂盐就具有抗抑郁症的作用。目前仍需要确定是否这种分子途径也存在于人类脑内。这一研究提示小RNA可调节神经精神状态,假如将来解决了安全给人类大脑输送小RNA的技术,也许能开发出相关治疗抑郁症的小RNA药物。
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