小鼠模型实验,神经退行性疾病 中国实验动物信息网 2020-11-05 430

　　*近，美国犹他大学医学院的研究人员，阐释了一个长期存在的问题：线粒体在使人衰弱和致命性的运动神经元疾病中发挥了什么作用？他们制备了一种新的小鼠模型来研究这类疾病。

　　生物化学教授Janet Shaw带领的研究小组发现，当健康、功能的线粒体无法沿着轴突（神经细胞的细胞本体长出突起，功能是传递细胞本体的动作电位至突触）移动时，小鼠会表现出神经退行性疾病的症状。相关研究结果发表在*近的《PNAS》杂志，在研究中，Shaw及其同事称，他们的研究结果表明，运动神经元疾病可能是由线粒体沿脊髓和轴突的分布较差而造成的。本文*作者Tammy T. Nguyen是犹他大学医学院的M.D./Ph.D医学课程学生，该项目旨在培养具备优秀临床技能和严谨科学训练的医生，将临床医学与基础研究联系在一起，改善卫生保健。

　　Shaw说：“长期以来，我们已经知道线粒体功能和分布与神经疾病之间的联系。但是我们并不清楚，是否缺陷的发生是因为线粒体不能到达正确的位置，或因为它们无法正常运作。”

　　线粒体是细胞内的细胞器，发挥多种功能，包括产生ATP——细胞将其转化为化学能量用以生存。因此，线粒体常被称为“细胞能量工厂”。它们对于防止过多的钙在细胞内积累，起着关键性的作用，这种积累可引起细胞凋亡。

　　线粒体要执行其功能，必须被分配到身体内的细胞中，这是在小蛋白“马达（motors）”（它沿轴突运输细胞器）的帮助下完成的。对于小蛋白“马达”运输线粒体来说，被称为线粒体Rho（Miro1）GTP酶的酶采取行动，将线粒体附着到马达蛋白上。为了研究线粒体的运动与运动神经元疾病之间有何联系，Nguyen制备了两种小鼠模型，在这些小鼠模型中产生Miro1的基因被敲除。*只小鼠模型在胚胎期缺乏Miro1。第二只小鼠模型则在大脑皮质、脊髓和海马体缺乏这种酶。

　　研究人员发现，在胚胎期缺乏Miro1的小鼠具有运动神经元缺陷，使它们一出生就不能换气。在对小鼠进行检测后，Nguyen、Shaw及其同事发现，这些小鼠出生后，呼吸所需的神经元在其脑干上半部分是缺失的。对于呼吸也很重要的膈神经，也未充分发育。Shaw说：“我们认为，小鼠中出现的肢体障碍，表明运动神经元有缺陷。”

　　相反，大脑和脊髓中缺乏Miro1的小鼠，在出生时则很好，但是很快发展出神经学问题的迹象，例如隆起的脊柱、移动困难和足爪交叉紧握，出生后35天左右死亡。根据Shaw介绍，这些出现的症状与运动神经元疾病相似。

　　她说：“细胞中的线粒体功能似乎是好的，钙的水平是正常的。这*次表明，限制线粒体的运动和分布，可能会导致神经疾病。”

　　本文共同作者、犹他大学神经学系的Stefan M. Pulst博士称，线粒体运输过程非常的重要，不仅仅对于运动神经元，对于其他神经元也是如此。“Miro1蛋白和两种动物模型，代表着研究ALS（渐冻人）和其他神经退行性疾病的一个突破性进展。”

　　虽然还需要更多的研究，但这项研究打开了一种可能性，即开发某种新药，部分地纠正线粒体的分布缺陷，以减缓运动神经元疾病的进展。首先，Shaw想制备一种模型，在成年小鼠中敲除Miro1基因，以观察是否结果可模拟神经系统疾病。