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焦虑和创伤后应激障碍与大脑灰质中髓鞘的增加有关

医学研究 2023-01-15 12:20:29

对一名患有创伤后应激障碍(PTSD)的退伍军人的大脑进行的fMRI扫描,显示了髓鞘增多的灰质区域

信用:UCSF /赵琳达 最近的一项研究将老鼠的焦虑行为以及退伍军人的创伤后应激障碍与大脑中与情绪和记忆相关的区域髓鞘的增加联系起来,髓鞘是一种加速神经元之间交流的物质

加州大学伯克利分校和加州大学旧金山分校(UCSF)的科学家报告的这一结果,可能解释了为什么有些人有韧性,而有些人容易受到创伤性压力,以及由这种压力的记忆引发的各种症状——例如回避行为、焦虑和恐惧

如果像研究人员怀疑的那样,极端创伤导致髓鞘形成增加,研究结果可能会导致治疗方法——药物或行为干预——来防止或逆转髓鞘的产生,并减轻极端创伤的后遗症

髓鞘是一层脂肪物质和蛋白质,包裹着神经元的轴突——本质上是大脑线路周围的绝缘层——以促进信号的长距离传输,从而促进大脑遥远区域之间的交流

大脑内部区域看起来是白色的——事实上,它们被称为“白质”——因为髓鞘包裹了那里的许多大束轴突

但是新的研究发现,在所谓的“灰质”中,轴突的髓鞘形成增加,在灰质中,神经元的大部分细胞体存在,大部分线路与髓鞘的绝缘程度较低

额外的髓鞘形成主要出现在与记忆相关的区域

旧金山退伍军人事务医疗中心的研究人员对38名退伍军人进行了脑部核磁共振扫描,其中一半患有创伤后应激障碍,另一半没有。研究人员发现,与没有患创伤后应激障碍的人相比,患有创伤后应激障碍的人大脑灰质的髓鞘形成增加

与此同时,加州大学伯克利分校的同事发现,遭受急性应激事件的成年大鼠的灰质髓鞘形成也有类似的增加

虽然并不是所有的老鼠都表现出压力的长期影响——就像并不是所有受到创伤的退伍军人都会发展成创伤后应激障碍一样——但那些确实表现出压力的老鼠,其大脑中与特定压力症状相关的特定区域的髓鞘形成增加,这与UCSF医生在患有创伤后应激障碍的退伍军人身上发现的情况相同

例如,患有创伤后应激障碍的退伍军人和表现出回避行为的应激大鼠都增加了海马体的髓鞘形成,海马体通常被认为是记忆的所在地

那些表现出恐惧反应的人杏仁核的髓鞘形成增加,杏仁核在我们对强烈情绪(如恐惧或愉悦)的反应中起着关键作用

焦虑患者的齿状回髓鞘形成增加,齿状回是学习和记忆的关键区域

资深作者Dr

托马斯·内兰,旧金山弗吉尼亚州创伤后应激障碍诊所和压力与健康研究项目主任

“至少这是我们开发新疗法时需要考虑的另一种机制

如果我们在成年人的大脑中看到塑造髓磷脂含量的持久能力,也许治疗将有助于逆转这种情况

这就是我们接下来要做的

" 人和老鼠对压力的反应各不相同 之所以发现症状和髓鞘形成区域之间的相关性,是因为加州大学伯克利分校的研究人员对老鼠进行了十几次测试,以评估它们对急性压力的特定行为反应

加州大学伯克利分校综合生物学教授、资深作者Daniela Kaufer说:“我们知道人类有很多个体差异,但对于老鼠来说,它们在基因上是相同的,所以你认为当你让它们暴露在压力下时,你会得到同样的反应。”

“但反应极其多变

他们属于不同的群体,有些人很有韧性,有些人很脆弱

而那些脆弱的人在不同的方面都很脆弱:有些表现出回避行为,有些表现出恐惧学习问题,有些表现出夸张的惊吓反应

" 根据内兰的说法,在患有创伤后应激障碍的人群中也可以看到类似的个性

这项新的研究表明,特定的症状与大脑的哪些区域新形成髓鞘有关

“不同的创伤后应激障碍患者之间有很多异质性;这不是一刀切

每个创伤后应激障碍患者通常都有各种不同的症状,”加州大学旧金山分校威尔神经科学研究所精神病学驻院教授内兰说

“有些人非常回避

有些人反应过度

这个想法是,如果你能证明这些不同的症状群有不同的神经回路,它实际上可能会让我们更接近于对人进行细分,从而使我们在治疗中更有针对性

" 研究人员于2021年12月在《转化精神病学》(Translational Psychiatry)杂志上发表了他们的研究结果,研究表明,压力会产生更多的大脑神经胶质细胞,称为少突胶质细胞,它们包裹在神经元的轴突周围,形成髓鞘

这些新的少突胶质细胞产生的髓鞘增多会影响神经元之间的连接速度,使一些连接反应过度

奈兰说:“在你大脑皮层的灰质中,大部分树突和轴突——从神经元中伸出来的帮助与其他神经元建立通讯的突起——可以形成数千个连接,其中大部分没有髓鞘。”

“但是,如果经验让你开始放下髓鞘来加强某些联系——比如说你对可怕刺激的快速反应能力——你可以加速这种循环,但你会失去通常在大部分无髓鞘轴突和树突中拥有的那种更广泛的适应性灵活性

患有创伤后应激障碍的人变得几乎像一个一个音符的音乐家——他们真的知道如何应对恐惧

但是这种增强的对恐惧的快速反应可能会减少他们对非恐惧型行为的适应性灵活性

" 急性应激刺激少突胶质细胞 2014年,Kaufer和她的加州大学伯克利分校的同事发现,遭受急性压力的老鼠在大脑的灰质中产生了更多的少突胶质细胞——特别是在海马体中

她提出,这导致轴突髓鞘形成增加,可能会干扰信号在大脑灰质不同区域(如海马体和杏仁核)之间传播的速度

新的研究支持了这一理论

内兰对2014年的发现很感兴趣,并联系了考夫尔,从那以后他们一直在合作

内兰与UCSF放射学教授琳达·赵(Linda Chao)合作,她开发了一种在大脑灰质中成像髓鞘的方法,并在几年前扫描了38名经历过严重创伤的退伍军人的大脑,其中有些人患有创伤后应激障碍,有些人没有

当时,寻找与大脑疾病相关的髓鞘形成变化的科学家们集中在大脑皮层的白质上,这种白质大部分是有髓鞘的

例如,在多发性硬化症中,自身免疫攻击破坏了白质中的髓鞘

考夫尔可能是第一个发现与疾病相关的灰质髓鞘形成增加的证据的人

Chao和Neylan确实在患有PTSD的退伍军人的灰质中发现神经元髓鞘形成增加,但在没有PTSD的退伍军人中没有发现

症状越严重,髓鞘形成越严重

这使得考夫尔和第一作者金伯利·龙(现为博士后研究员)研究了他们是否也能在大鼠急性创伤后的灰质中发现髓鞘的增加

在他们专注于患有创伤后应激障碍的大鼠的具体症状后,他们发现症状和灰质特定区域的髓鞘形成之间存在相关性

随后,赵薇重新分析了她之前那组38名退伍军人的脑部扫描,发现了同样的相关性:特定症状与灰质的一个区域的髓鞘形成有关,而与其他区域无关

Long和Kaufer随后采用了一种病毒基因疗法来加速一种叫做寡头1的转录因子,这种转录因子可以增加灰质中干细胞生成少突胶质细胞的能力

当龙将病毒注射到大鼠的齿状回时,研究人员发现,这增加了少突胶质细胞的数量,并产生了回避症状,即使没有任何压力

”下一个问题是,“如果我改变少突胶质细胞的发生,我会改变行为吗?”考弗说

“答案就在本文的开头——答案是肯定的

现在,要真正理解这一点,还有很多事情要做

" 奈兰、赵和考弗正在合作进行进一步的研究,包括寻找已经死亡的PTSD患者大脑中增加的髓鞘,改善大脑中髓鞘的fMRI成像,研究慢性压力对大鼠大脑连接的影响,以及使用新的高分辨率成像研究灰质中的髓鞘沉积

该论文的其他合著者是本科生Yurika Kazama、Vivian Roan、Rhea Misra、Anjile An、Kelsey Hu和Claire Toth以及加州大学伯克利分校的博士生Jocelyn Breton加州大学洛杉矶分校本科生Lior Peretz亚利桑那大学本科生Dyana Muller不列颠哥伦比亚大学(UBC)博士生威廉·卡萨扎;UBC教授萨拉·穆斯塔法维;波士顿大学神经学家博士

伯特兰·胡贝尔;弗吉尼亚州帕洛阿尔托医疗保健系统的研究员史蒂文·伍德沃德

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