摘要 回顾近年来的亨廷顿舞蹈症动物模型,发现许多microRNA在纹状体和大脑皮层中的表达水平发生改变,且大多下调。发生改变的microRNA包括miR-9/9*、miR-29b、miR- 124a、miR-132、miR-128、miR-139、miR-122、miR-138、miR-23b、miR-135b、miR- 181(均下调)和miR-448(上调),类似的变化此前也在亨廷顿舞蹈症患者中发现过。在动物细胞研究中,发生改变的microRNA包括miR-9、miR-9*、miR-135b、miR-222(均下调)和miR-214(上调)。在动物模型中,miR-155 和 miR-196a 的过表达导致突变型亨廷顿蛋白 mRNA 和蛋白质水平下降,纹状体和皮质中的突变型亨廷顿蛋白聚集体降低,并改善行为测试中的表现。miR-132 和 miR-124 的过表达也使行为测试中的表现得到改善。在动物细胞模型中,miR-22 的过表达增加了感染突变型亨廷顿蛋白的大鼠原代皮质和纹状体神经元的活力,并减少了 ≥ 2 µm 的亨廷顿蛋白富集灶。此外,miR-22 的过表达提高了用 3-硝基丙酸处理的大鼠原代纹状体神经元的存活率。外源性表达 miR-214、miR-146a、miR-150 和 miR-125b 会降低 Hdh Q111 / Hdh Q111 细胞中内源性亨廷顿蛋白 mRNA 和蛋白质的表达。有必要对亨廷顿氏病动物模型进行进一步研究,以验证这些发现,并确定特定的microRNA,它们的过度表达可抑制突变亨廷顿蛋白的产生和其他有害过程,并可能为治疗亨廷顿氏病患者和减缓其进展提供更有效的方法。关键词:动物模型;大脑皮层;亨廷顿蛋白;亨廷顿氏病;microRNA;神经退行性;纹状体;治疗策略
摘要 亨廷顿舞蹈症是一种罕见的遗传性神经退行性疾病。它是一种遗传性疾病,表现为运动、认知和精神异常。该疾病是由 4 号染色体上胞嘧啶-腺嘌呤-鸟嘌呤 (CAG) 重复扩增的基因突变引起的。根据阿育吠陀,亨廷顿舞蹈症与 Sharangdhara Samhita 中提到的 Tandava Roga 有关。一名 50 岁的男性患者到 Kayachikitsa 门诊就诊,根据阳性家族史、分子遗传学分析和异常不自主运动的主诉,诊断为亨廷顿舞蹈症。阿育吠陀治疗方法经典地基于 Shodhana 和 Shamana。所使用的原则包括 Balya(强化)、Vatahara、Rasayana 和神经刺激作用。患者接受了 Shodhana 疗法,即用药物灌肠 (basti) 进行 strotoshodhana(身体通道排毒),同时还接受了 Shashti Shali Pind Swedan、Nasya、Shirodhara 和 Shirotalam 等其他疗法,共计三次。之后,患者每两个月接受一次 Panchakarma 疗法(三次)。除了 Shodhana 疗法外,还建议患者在六个月的治疗过程中使用一些 Shamana 药物,并配合 Pathya sevan 疗法。使用异常不自主运动量表 (AIMS) 进行评估,结果显示患者有显著改善,治疗六个月后分数从 33 分降至 11 分。阿育吠陀疗法可帮助改善亨廷顿舞蹈症患者的病情。可以对此类患者采用类似的治疗方法,以研究其对不同个案的疗效。
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亨廷顿疾病(HD)是一种致命的遗传疾病,其中大多数纹状体投射神经元(SPN)退化。有关HD发病机理的中心生物学问题是亨廷顿蛋白(HTT)基因中引起疾病的DNA重复膨胀(CAG N)如何导致数十年的明显潜伏期后神经变性。遗传的HTT等位基因具有更长的CAG重复急性疾病发作;这种重复的长度也随时间变化,产生了体细胞镶嵌性,调节DNA重复稳定性的基因可能会影响高清年龄。了解细胞的CAG重复长度与其生物学状态之间的关系,我们开发了一种单细胞方法,用于测量CAG重复长度以及全基因组RNA的表达。我们发现,HTT CAG重复在HD-vulnerable SPN中从40-45个CAG扩展到100-500+ CAG,而在其他纹状体细胞类型中则不扩展,而这些长的DNA重复扩展在不同时间通过单个SPN获得。令人惊讶的是,从40个CAGS的体细胞膨胀对基因表达没有明显的影响 - 但是具有150-500+ CAGS的神经元具有深刻的基因表达变化。这些表达的变化涉及数百个基因,并在进一步的CAG重复扩张旁边升级,侵蚀了阳性,然后神经元同一性的负面特征,并在衰老/凋亡基因的表达中达到顶峰。跨高清阶段的纹状体神经元丧失率反映了神经元进入该生物学变形状态的速率。我们得出的结论是,在HD过程中的任何时候,大多数神经元具有无害的(但不稳定的)亨廷顿基因,而HD发病机理几乎是神经元生命的DNA过程。我们的结果表明,纹状体神经元中的HTT CAG重复进行数十年的生物学安静膨胀,因此,由于它们异步越过高阈值,因此SPN会使SPN迅速和异步变性。
亨廷顿蛋白(MHTT)的聚谷氨酰胺扩展引起了亨廷顿疾病(HD)和神经变性,但这些机制尚不清楚。在这里,我们发现MHTT促进核糖体失速并抑制小鼠HD纹状体神经元细胞中的蛋白质合成。MHTT的耗竭可增强蛋白质的合成并增加核糖体转移的速度,而MHTT直接在体外抑制蛋白质合成。fmrp是核糖体失速的已知调节剂,在HD中上调,但其耗竭对HD细胞中蛋白质合成或核糖体停滞的影响没有明显的影响。我们发现核糖体蛋白质和将核糖体与MHTT翻译的相互作用。高分辨率全球核糖体足迹(核糖表)和mRNA-seq表明,核糖体占用率向5'和3'端的核糖体占用率广泛转移,并且在HD细胞中选定的mRNA靶标上的独特单轴暂停。因此,MHTT阻碍了翻译伸长过程中的核糖体易位,这是一种可用于HD疗法的机械缺陷。
基因编码的蛋白质完全相同。这种情况很少发生,但它表明 DNA 代码中存在一些对亨廷顿舞蹈症很重要的东西。科学家们认为这些 CAA 中断会改变亨廷顿基因通过体细胞不稳定性发生改变的方式,但事实证明并非如此。这意味着还有更多的工作要做
尤其是,研究发现,在亨廷顿氏病症状出现之前的几十年,携带亨廷顿氏病基因扩增的儿童在认知、行为和运动方面的表现明显优于基因重复在正常范围内的儿童。携带基因扩增的儿童的大脑体积也更大,皮层表面积和褶皱也更大。在最初的高峰之后,大脑功能和结构都出现了长期恶化。
动机:亨廷顿氏病(HD)可以通过基因放松来发展。然而,基因放松管制对HD遗传合作的动力学的影响仍然很差。在这里,我们在HD敲入小鼠的大脑(等位基因HDH小鼠)的大脑中建立了一个多层网络模型。为了增强生物学精度和基因优先序列,我们整合了三个源网络的互补家族,所有这些都从HDH小鼠中的相同RNA-SEQ时间序列数据推断为加权 - 边缘网络,在该网络中,Edge-Edge-Edge-lates跨源网络跨源网络跨源网络和时点的路径长度变化。结果:加权边缘网络识别出富含受管化基因(临界阶段)的紧密遗传合作性的连续波,在皮质中曾经久经术,与纹状体呈现,并与纹状体相关,与细胞的存活有关(例如hipk4)与细胞增殖相互缠绕(例如scn4b)和细胞衰老(例如CDKN2A产品)响应。顶部纹状体加权边缘在HD发病机理的无脊椎动物模型中富含有缺陷行为的调节剂,从而验证了它们与体内神经元功能障碍的相关性。共同揭示了HDH小鼠大脑中遗传合作的高度动态的时间特征,其中2步逻辑突出了症状小鼠纹状体中细胞维持和延伸的重要性,提供了高度优先的靶标。联系人:Christian.neri@inserm.fr补充信息:补充数据可在Online BioInformatics获得。可用性和实现:加权边缘网络分析(WENA)数据和源代码,用于执行信号(SDS)的光谱分解(SDS)和Wena分析,均为使用Python编写,可在http://www.broca.inserm.inserm.inserm.fr/hd-wena/上获得。
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HD中的运动障碍通常从远端开始,非自愿运动可能会影响面部肌肉。这些症状逐渐扩散到近端和轴向肌肉,并且随着时间的流逝变得更加严重。早期症状通常包括运动过度运动,而以后的阶段则以低输入性,胸肌和肌张力障碍为特征。患者可能患有质心,吞咽困难和吸入,导致肺炎。肌张力障碍,抽动和共济失调也可能发生。随着疾病的发展,个人可能难以进行日常活动,例如步行和站立,从而增加了跌倒的风险。HD的行为和精神病症状通常会出现,甚至在出现运动症状之前。这些症状通常表明额叶功能障碍(额叶变性),其注意力不佳,抑郁,冲动,烦躁,烦躁,情绪低落,冷漠和侵略等特征。认知能力下降是HD的重要症状,并且经常出现在运动障碍之前,最终导致痴呆症。与皮质痴呆不同,高清患者的记忆力损失源于效率低下的记忆搜索,而不是缺乏记忆。在皮质痴呆患者中常见的症状和失语症等症状在HD中幸免。次要症状可以包括共济失调,步态异常,眼动异常和少年变体的癫痫发作。