研究显示自闭症严重程度与大脑过度生长有关

来自巴西和美国的一组研究人员发现，大脑过度生长与自闭症谱系障碍（ASD）儿童社交和沟通症状的严重程度之间存在联系这些研究结果发表在《分子自闭症》（Molecular Autism）杂志上，其依据是对900多名患有自闭症的儿童大脑磁共振图像的分析（该研究小组在2017年的一项研究中进行了分析），以及最近对大脑有机体--模仿全尺寸大脑结构和功能特征的"迷你大脑"--的实验。

这些有机体是在实验室中由诱导性全能干细胞（iPSC）培育而成的，诱导性全能干细胞来自参加早期研究的儿童捐献的血液。

在核磁共振成像和类器官分析中，大脑增大与症状严重程度相关。文章称，从症状最严重的儿童捐献的细胞中提取的迷你大脑比对照组大41%。

文章倒数第二作者、巴西圣保罗联邦大学医学院（EPM-UNIFESP）药理学系教授米利安-林（Mirian Hayashi）说："并非所有患有自闭症且症状严重的儿童都会脑部肥大，但脑部肥大时症状会更严重。"

研究小组的一名成员观察"迷你大脑"的大小变化。图片来源：João Nani

酶对神经元发育的影响

这种脑部肿大似乎与 Ndel1 活性的改变有关，Ndel1 是一种在胚胎神经元分化和迁移过程中发挥重要作用的酶。此前UNIFESP 小组在寨卡病毒诱发的小头畸形患儿身上也观察到了类似现象。Ndel1 与多种神经系统疾病有关，如精神分裂症、首次精神病发作、躁郁症以及寨卡先天综合征。

正如研究人员所指出的，社交和沟通症状在自闭症谱系中很常见，但严重程度却因人而异。虽然决定症状严重程度的生物机制仍然未知，但这项研究的发现为了解自闭症开辟了新的途径。

研究方法

研究分为两个阶段。第一阶段是对自闭症神经生物学领域的世界顶尖专家之一埃里克-库尔切斯内（Eric Courchesne）在一项队列研究中评估的900多名自闭症儿童的核磁共振脑成像和诊断数据进行分析。Courchesne 教授是美国加州大学圣迭戈分校（UCSD）自闭症卓越中心（Autism Center of Excellence）的总负责人和首席研究员，并负责 UCSD 自闭症中心关于自闭症早期大脑发育的核磁共振成像项目。

第二阶段是在加州大学旧金山分校儿科学系和细胞与分子医学系教授Alysson R. Muotri领导的实验室进行的迷你大脑实验。实验结果表明，在大脑形成过程中已经出现了与细胞迁移和神经元形成有关的问题，这可能会影响大脑的大小。

特别是，Ndel1在自闭症儿童的大脑增大中起着关键作用。以前曾在自闭症患者身上发现过神经元的改变。对迷你大脑的分析证实，当大脑增大时，神经祖细胞（可分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞的多能神经干细胞） 的数量增加。João Nani说："我们的实验表明，这些病例中的大脑增大可能是由于大量神经祖细胞在胚胎发育过程中无法分化所致。"

许多神经细胞没有按照它们应有的方式活动，也没有按照预期建立连接（突触）。"连接的数量比神经元的数量更重要。这就是为什么神经元增多（如大脑过度生长）和神经元减少（如小头畸形）都是有害的，"纳尼说。

实验结果和未来方向

研究人员还测量了迷你大脑中 Ndel1 的活性和表达，发现在大脑增大的病例中存在失衡现象。"Ndel1与细胞分裂和神经元分化有关。当然，这些过程还涉及其他蛋白质，但在大脑过度生长的情况下，整个系统可能会失衡，而 Ndel1 可以作为这种变化的生物标志物。我们发现，这种失衡既可能导致大脑增大，也可能导致大脑缩小。"纳尼说："然而，在我们分析的病例中，自闭症儿童外周血中的单核细胞更多，沟通和社交症状也更严重。"

研究人员计划开展进一步研究，以便从患者的血液样本中找出与自闭症严重程度相关的生物标志物。

编译自/ScitechDaily