2022年03月30日 11:44
【科學快訊】
來源； 我是科學家iScientist
一項2022年3月7日的報道顯示，來自美國馬裏蘭州巴爾的摩市（Baltimore， Md。）內開展了一項有史以來最大規模的人腦樣本綜合研究。來自利伯腦發育研究所（the Lieber Institute for Brain Development）的科學家與約翰·霍普金斯大學醫學院（Johns Hopkins School of Medicine）和彭博公共衛生學院（and Bloomberg School of Public Health）的研究人員通力合作，在數百名患有雙向情感障礙症（也稱為躁鬱症，bipolar disorder，簡稱BD）的患者大腦中精確識別出了兩個特定區域內具有的顯著基因表達異常。
這項近期發表在《自然神經科學》（Nature Neurosicence）的新發現表明研究人員首次能夠將基因研究領域內的規則和方法應用於數百名患有躁鬱症的患者的大腦樣本中。躁鬱症是一種慢性精神衰弱綜合症，幾乎無法治愈。研究結果表明，躁鬱症可能源於腦細胞的化學和結構發生變化，而這些變化影響了神經細胞彼此之間的交流。
「這是首例對躁鬱症死亡患者展開深入大腦分子生物學的研究——研究對象是真正的基因，而不是尿液、血液或皮膚樣本。」該論文的合著者、利伯研究所的托馬斯 · 海德（Thomas Hyde）博士說：「如果我們能夠找出躁鬱症背後的致病機制，如果我們能夠找出大腦中的問題所在，我們就能針對這一長期存在的疑難疾病開發新的靶向治療方法。」
躁鬱症是一種嚴重的精神疾病，患者表現出極端的情緒波動，也就是狂躁與抑鬱情緒交替發作。患者發病時通常為二三十歲，該病症將伴隨其一生。躁鬱症影響了大約2.8%的美國成年人口，約有700萬人。罹患這種疾病的人通常意味著需要付出慘痛的代價：患者和普通人相比自殺率更高，生活質量更差，生產力也更低。
躁鬱症是一種嚴重的精神疾病 | 圖蟲創意
一些調查估算表明，美國每年花在躁鬱症疾病治療上的費用為2191億美元，即每人每年88443美元。治療通常包括心理治療和藥物治療，有時還包括電休克治療。雖然藥物可以用來治療躁鬱症，但是許多患者發現它們也有令人討厭的副作用。況且對於一些患者來說，藥物治療根本不起作用。為了開發出更有效治療這種疾病的方法，有必要了解其背後的生物學原理。
大腦是一個複雜的器官，有許多不同的解剖和功能區和不同的基因表達模式。科學家們將研究範圍縮小到邊緣系統的兩個關鍵區域。這兩個區域分別是杏仁核（amygdala）和亞屬前扣帶皮層（the subgenual anterior cingulate cortex， sACC），二者在調節行為、情緒和記憶方面起著至關重要的作用。現有證據表明這是情緒調節和躁鬱症的病理生理學基礎。
在利用先進的實驗室技術開展躁鬱症研究過程中，研究人員對來自295個捐贈者的511個大腦樣本進行了信使 RNA （messenger RNA，信使 RNA 是基因開啟和表達的指針）水平測量。這是有史以來最大的一組患者vs正常人對照組大腦樣本庫。
大量樣本組織使研究人員能夠觀察到相比於以往研究中更顯著的基因表達異常。事實上，他們觀察到 sACC 比杏仁核中異常表達的基因高出幾乎8倍，這表明 sACC 可能在情緒調節和躁鬱症方面起著至關重要的作用。
研究人員比較了正常人和患有躁鬱症的個體之間的基因，發現了兩組基因異常： 一組包含與突觸有關的基因，另一組則與免疫和炎症功能有關。突觸是神經細胞之間相互溝通的部位，而免疫和炎症基因也參與了大腦突觸的功能。綜上所述，這些發現表明躁鬱症是由突觸的化學和結構改變引起的，這種改變損害了腦細胞之間的交流，並表現為在抑鬱和躁狂之間發生強烈的情緒波動。
躁鬱症表現為在抑鬱和躁狂之間發生強烈的情緒波動 | giphy
這篇論文的作者強調了通過開展基礎研究來推動醫學發展從而解決躁鬱症這種疑難病症的重要性。
「這是一張路線圖，而不是一張藏寶圖。」 醫學博士丹尼爾· 溫伯格（Daniel r。
Weinberger）說道，他是利伯研究所的首席執行官兼主任，也是這項研究的合著者。「在我們挖掘新發現和開發新療法的過程中，我們對向哪裏尋找有了更好的理解。」
海德博士補充說：「現在終於有了一項能夠利用現代技術和當代對遺傳學的理解來揭示大腦運作情況的研究。我們知道，躁鬱症往往在家族中流行，並且有強有力的證據表明，存在遺傳性的基因異常，這會使個體面臨患上躁鬱症的風險。與鐮刀型紅血球疾病之類的疾病不同，躁鬱症不是由單一的基因異常引起的。相反，大多數患者都遺傳了包含多個基因在內的變異。」
海德博士指出，國立衛生研究院（the National Institutes of Health）精神病學遺傳學聯盟（Psychiatric Genetics Consortium）進行的一項主要臨床研究，涉及數以萬計的躁鬱症和正常對照組個體，已經確定了31種增加患病風險的基因組變異。目前利伯研究所的研究繼續在數百個大腦的基因水平上取得進展。
海德博士說： 「通過觀察躁鬱症患者大腦中的信使 RNA，我們能夠識別出幾個基因，它們產生的信使 RNA 數量發生了變化。通過識別這些個體基因，我們可以開始定義導致情緒極不穩定的分子變化。在未來，這些發現有希望針對患有化學成份躁鬱症的個體的大腦中的異常細胞開展新的治療。」
溫伯格博士說：「雙向情感障礙，也被稱為躁鬱症，是一種具有高度破壞性以及會自相矛盾的疾病。它可以讓人們變得亢奮強幹，這樣他們就可以領導國家和公司，但躁鬱症也可能把患者推入功能失調和抑鬱症的絞肉機。患有躁鬱症的病人可能每晚只睡兩個小時，以充沛的精力拯救世界，然後變得極具自我毀滅性。有的甚至會在一周內花光了家裏的財富，隨著情況急劇惡化，他們失去了所有的朋友。躁鬱症還與其他精神疾病如精神分裂症有著共同的基因聯系，並且與過度使用藥物和酒精有關。」
溫伯格博士補充說：「因為社會重視他們在躁狂時期的創造生產力，躁鬱症通常不被視為可怕的疾病。但這可能是一種悲劇。」
參考文獻
<1>https：//www.eurekalert.org/news-releases/945450
<2> https：//www.nature.com/articles/s41593-022-01024-6
編譯：綠洲
編輯：酥魚
排版：尹寧流
題圖來源：圖蟲創意
研究團隊
通訊作者&第一作者 Peter P。
Zandi：教授，美國約翰霍普金斯醫學院精神病學和行為科學系；美國馬裏蘭州巴爾的摩市約翰霍普金斯大學彭博公共衛生學院心理健康學系
課題組主頁https：//publichealth.jhu.edu/faculty/929/peter-p-zandi
論文信息
發布雜志Nature Neuroscience
發布時間 2022年03月07日
論文標題 Amygdala and anterior cingulate transcriptomes from individuals with bipolar disorder reveal downregulated neuroimmune and synaptic pathways
（DOI：https：//doi.org/10.1038/s41593-022-01024-6）
