Williams-Syndrom, eine seltene neurologische Entwicklungsstörungen, Störung, betrifft etwa eine von 10.000 Babys geboren in den Vereinigten Staaten produziert eine Reihe von Symptomen wie kognitiven Beeinträchtigungen, Herz-Kreislauf-Probleme und extreme Freundlichkeit, oder hypersociability.
In einer Studie von Mäusen, die MIT Neurowissenschaftlern wurden neue Einblicke in die molekularen Mechanismen zugrunde liegen, dass diese hypersociability. Sie fanden, dass der Verlust von einem der Gene, die verknüpft mit Williams-Syndrom führt zu einer Ausdünnung der die fetthaltige Schicht, die isoliert Neuronen und hilft Ihnen leiten elektrische Signale in das Gehirn.
Die Forscher zeigten auch, dass Sie umkehren könnten die Symptome durch die Steigerung der Produktion der Beschichtung, bekannt als myelin. Das ist bedeutsam, denn während Williams-Syndrom ist selten, viele andere Entwicklungsstörungen Störungen und neurologischen Erkrankungen in Verbindung gebracht wurden myelination Defizite, sagt Guoping Feng, James W. und Patricia Poitras Professor für Neurologie und Mitglied der MIT McGovern Institut für Hirnforschung.
„Die Bedeutung ist nicht nur für Williams-Syndrom“, sagt Feng, der einer der leitenden Autoren der Studie. „In anderen neuroentwicklungsstörungen, vor allem in einigen der Autismus-Spektrum-Störungen, dies könnte möglicherweise eine neue Richtung zu schauen, nicht nur die Pathologie, sondern auch mögliche Behandlungen.“
Zhigang he, ein professor von Neurologie und Augenheilkunde an der Harvard Medical School, ist auch ein senior-Autor des Papiers, das erscheint in der April-22-Ausgabe von Nature Neuroscience. Ehemaligen MIT-postdoc Boaz Barak, derzeit principal investigator an der Universität Tel Aviv in Israel, ist der führende Autor und ein senior Autor des Papiers.
Beeinträchtigt myelination
Williams-Syndrom, das verursacht wird durch den Verlust von einer der zwei Kopien eines Segments von Chromosom 7, der produzieren kann, Lernstörungen, vor allem für Aufgaben, bei denen visuelle und Motorische Fähigkeiten, wie das lösen eines Puzzles. Einige Menschen mit dieser Störung weisen auch Konzentrationsstörungen und Hyperaktivität, und Sie sind eher zu erleben Phobien.
In dieser Studie, die Forscher beschlossen, sich auf einem der 25 Gene in diesem segment, bekannt als Gtf2i. Basierend auf Studien an Patienten mit einer kleineren Teilmenge der Gene, die gelöscht werden, haben die Wissenschaftler verknüpften die Gtf2i gen auf die hypersociability gesehen, in der Williams-Syndrom.
Das arbeiten mit einer Maus, die Forscher entwickelte eine Methode, um knock out der gene, die speziell von erregenden Neuronen im Vorderhirn, die gehören der Kortex, der hippocampus und die amygdala (eine region, die wichtig für die Verarbeitung von Emotionen). Sie fanden heraus, dass diese Mäuse zeigen höhere Niveaus des sozialen Verhaltens, gemessen daran, wie viel Zeit Sie verbrachten die Interaktion mit anderen Mäusen. Die Mäuse zeigten auch Defizite in der Feinmotorik und erhöht nonsocial verbundene Angst, die sind auch Symptome des Williams-Syndrom.
Als Nächstes wollen die Wissenschaftler sequenzierten die boten-RNA aus dem cortex von Mäusen, um zu sehen, welche Gene betroffen waren, durch den Verlust der Gtf2i. Gtf2i kodiert für einen Transkriptions-Faktor, so dass es kontrolliert die expression vieler anderer Gene. Die Forscher fanden heraus, dass über 70 Prozent der Gene mit einer signifikant reduzierten expression beteiligt waren, in den Prozess der myelination.
„Myelin ist die Isolierschicht umschließt, die die Axone, die sich von der Zelle Körper von Neuronen,“ Barak sagt. „Wenn Sie nicht gleich die richtigen Eigenschaften haben, dies wird dazu führen, schneller oder langsamer, elektrische Signalübertragung, was sich auf die Synchronität der Aktivität des Gehirns.“
Weitere Studien ergaben, dass die Mäuse hatten nur etwa die Hälfte der normalen Anzahl von Reifen oligodendrozyten—Gehirn-Zellen-Sie produzieren myelin. Allerdings ist die Anzahl der oligodendrozyten-Vorläufer-Zellen war normal, so die Forscher vermuten, dass die Reifung und Differenzierung der Prozesse, die diese Zellen sind irgendwie eingeschränkt, wenn Gtf2i fehlt in den Neuronen.
Dies war überraschend, weil Gtf2i war nicht ausgeschlagen in oligodendrozyten oder deren Vorstufen. So, aussparen der gene in Neuronen kann irgendwie Einfluss auf die Reifung der oligodendrozyten, vermuten die Forscher. Es ist noch unbekannt, wie dieses zusammenspiel funktionieren könnte.
„Das ist eine Frage, die wir interessiert sind, aber wir wissen nicht, ob es einen sezernierten Faktor, oder eine andere Art von signal oder Aktivitäten“, sagt Feng.
Darüber hinaus fanden die Forscher, dass das myelin umgibt olfactorius des vorderhirns war deutlich dünner als bei normalen Mäusen. Darüber hinaus elektrischen Signale, die kleiner waren, und hat mehr Zeit zum überqueren der Gehirn von Mäusen mit Gtf2i fehlt.
Symptom Umkehrung
Es bleibt entdeckt zu werden, wie genau diese Reduktion, die in myelination führt zu hypersociability. Die Forscher vermuten, dass das fehlen von myelin wirkt sich auf Gehirn-schaltkreise, die normalerweise hemmen sozialen Verhaltensweisen, wodurch die Mäuse mehr darauf, mit anderen zu interagieren.
„Das ist wahrscheinlich die Erklärung, aber genau welche Strecken, und wie funktioniert es, wir wissen immer noch nicht,“, sagt Feng.
Die Forscher fanden auch, dass Sie umkehren könnten die Symptome durch die Behandlung der Mäuse mit Drogen, die Verbesserung der myelination. Eine dieser Drogen, ein von der FDA zugelassenes Antihistaminikum genannt clemastine fumarate, wird nun in klinischen Studien zur Behandlung der multiplen Sklerose, die auf myelination von Nervenzellen im Gehirn und Rückenmark. Die Forscher glauben, es würde sich lohnen, zu testen, diese Medikamente in der Williams-Syndrom-Patienten, weil Sie fanden, myelin dünner und reduzierten zahlen reifer oligodendrozyten im Gehirn-Proben von menschlichen Patienten hatten Williams-Syndrom, im Vergleich zu typischen menschlichen Hirn-Proben.
„Mäuse sind keine Menschen, aber die Pathologie ist ähnlich wie in diesem Fall, was bedeutet dies könnte übersetzt werden“, sagt Feng. „Es könnte sein, dass bei diesen Patienten, wenn Sie verbessern Ihre myelination früh auf, es könnte zumindest einige der Bedingungen. Das ist unsere Hoffnung.“
Solche Medikamente würde wahrscheinlich helfen, vor allem die sozial-und feinmotorische Probleme, die durch Williams-Syndrom, nicht die Symptome, erzeugt durch löschen von anderen Genen, sagen die Forscher. Sie kann auch helfen, Behandlung von anderen Erkrankungen, wie Autismus-Spektrum-Störungen, in denen myelination beeinträchtigt, in einigen Fällen, Feng sagt.