[ 返回 EurekAlert! 中文 ] 公开发布日期: 2012年04月17日
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联系人: Carole Gan
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加州大学戴维斯分校健康系统

大型国际研究发现成年人的记忆受到4种基因的不同版本的影响

另一项研究发现了与颅内容量有关的大脑发育基因

由美国加州大学戴维斯分校(UC Davis)的神经病学家Charles DeCarli共同领导、由一个包括了8个国家的71个机构的80多位科学家的国际研究团队进行的两项研究促进了对于阿兹海默病和大脑发育的遗传成分的理解。这两项研究都发表在了4月15日出版的《自然•遗传学》杂志上。

建立在对9000多人的遗传分析基础之上的第一项研究发现了4个基因的某些版本可能让参与建立新记忆的一个大脑区域加速萎缩。这项研究提出,这个称为海马区的大脑区域通常随着年龄增加而缩小,但是如果这个过程加速,它可能增加了阿兹海默病的易感性。

第二篇论文发现了与颅内容量——一个人在一生中大脑完全发育的时候大脑占据的颅骨内部的空间,大脑完全发育通常是在20岁左右——有关的两个基因。

DeCarli是在对衰老的大脑进行神经成像的领域中的一位国际知名的先驱者,他一直站在开发和使用可量化成像技术的最前沿,从而定义健康的衰老大脑的结构与功能之间的关系并且描述血管与阿兹海默痴呆有关的变化。他是神经病学教授、加州大学戴维斯分校阿兹海默病中心以及加州大学戴维斯分校痴呆与衰老成像实验室的主任。

关于海马区遗传变异体的研究

在第一项研究中发现的基因变异体并不会导致阿兹海默病,但是它们可能夺走海马区的一种防范该病的“储备”,已知这会导致细胞破坏以及这个关键的大脑区域的显著缩小。结果是严重丧失记忆和认知能力。

科学家计算出了有这些基因变异体的人的海马区缩小平均加快了约4年。从65岁开始,阿兹海默病的风险每5年增加一倍,因此如果一个人有这些版本的基因,他/她在那时可能要面临几乎双倍的阿兹海默病风险。

从另一个方面看,这项研究提示,如果拥有其中一种变异体的人确实患上了阿兹海默病,该病将会攻击一个已经被削弱的海马区,因此,与没有这种变异体的人相比,将会导致在更年轻的时候出现更严重的症状。

“这肯定是一个‘更大就更好’的例子,”DeCarli说。“我们已经知道了阿兹海默病通过让海马区容量减小从而导致了这种疾病损害的大部分。如果有人由于我们发现的这种基因突变体而失去的体积大于平均水平,海马区就更容易受到阿兹海默病的伤害。”

衰老的海马区通常会减少体积的原因尚不清楚。这项新的研究表明,与海马区缩小的联系最强的这些基因参与了海马区的成熟与细胞凋亡或者说程序性细胞死亡——这是终止更老的细胞担负积极的职责的一个持续的过程。

这组科学家提出,如果他们发现的这些基因变异体确实会影响到成熟或细胞死亡率,这可能至少是海马区缩小率增加的一部分原因。

“通过制造更多或更健康的海马区神经元,或者阻止它们随着年龄增长而死亡,这些基因的健康版本影响着人们在变老之后如何记忆,”DeCarli说。“这些基因的另类版本可能不会充分提供这些收益。”

这组科研人员希望,他们能够找到一些方法,保护海马区不会提前萎缩,或者通过研究这些基因编码的蛋白质的正常调控从而减缓它的衰退。

这些遗传分析是利用所谓的全基因组关联研究——这种研究致力于发现与特定疾病或其他疾病有关联的常见遗传变异体。一个基因的不同版本通常归结为构成基因的数万个DNA“字母”的仅仅一个字母的变化。这些单个字母的差异被称为单核苷酸多态(SNPs)。

该研究有8个国家的71个机构的80多位科学家参与。这样一个研究需要许多科研人员汇集遗传结构将受到研究的人们的大量样本——或称为队列——并且用大脑的磁共振成像照片测量海马区,以及从事这些研究发现的劳动力密集型统计分析工作。

该研究使用了一个非常大的遗传学和疾病数据集合,称为心脏与衰老研究基因组流行病学协作体队列(Cohorts for Heart and Aging Research in Genomic Epidemiology Consortium,简称CHARGE)。这个协作体汇集了美国和欧洲的几个基于人群的队列。

这个队列是由9232位平均年龄67岁的无痴呆志愿者构成的。该研究发现了与海马区体积减小有关的4个不同的基因变异体。其中一个已知为rs7294919的变异体表现出了与海马区容量减少的特别强的联系,这提示这个基因对于海马区的发育或健康非常重要。

然后用另外两个队列对这些发现进行了评估。其中一个队列包括了平均年龄40岁的正常人和认知能力被削弱的人,它表明了其中三个有嫌疑的单核苷酸多态(SNPs)与海马区体积减小有联系。对来自这三个主要由老年人构成的组的结果的分析表明了其中一个单核苷酸多态(SNPs)与记忆加速丧失的显著关联。

“基于这项研究,我们有新的证据表明衰老、海马区和记忆受到特定基因的影响,” DeCarli说。“理解这些基因如何影响海马区的发育以及衰老可能为我们提供推迟老年记忆丧失的新工具,还可能减少诸如阿兹海默病等疾病的影响。”

关于颅内容量的遗传变异体的研究

尽管第一项研究处理的是大脑缩小的遗传关联,第二项研究处理的是遗传关联影响颅内容量,颅内容量是对完全发育的大脑尺寸的一种间接测量。

尽管脑容量和颅内容量都是高度遗传的,对这两个量的遗传影响可能不同。为了评估对这两个量的遗传影响,第二项研究的科研人员对心脏与衰老研究基因组流行病学协作体队列(CHARGE)的8175位老年人的颅内容量和脑容量的横截面数据进行了一个全基因组关联研究。

他们发现不存在脑容量的关联,但是他们确实发现了颅内容量与两个位点有关联,它们分别是位于染色体6q22的一个已知的高位点rs4273712和跟着染色体17q21的倒位的rs9915547。

“由于遗传学家已经熟悉了这些基因的其他功能,把这些特定的基因与颅内容量联系起来可能有助于我们更好地理解一般的大脑发育,” DeCarli说。“例如,我们知道其中一个基因在人类发育方面起到一个独特的进化作用,或许我们作为一个物种正在把这个基因选择出来作为提供大脑发育的进一步进展的一种方式。”

这两项研究都有代表了数十家机构的国际研究团队参与,受到了美国国立卫生研究院(NIH)的多个资助以及来自全世界不同机构的资助的支持。欲了解作者、工作单位和资助来源的完整清单,请参阅论文。

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