加州大學(xué)洛杉磯分校的生物學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)頭部受傷如何對個體細胞和可能導(dǎo)致嚴重腦部疾病的基因產(chǎn)生不利影響。生命科學(xué)家提供海馬的第一個細胞“圖譜” - 大腦的一部分，有助于調(diào)節(jié)學(xué)習和記憶 - 當它受到創(chuàng)傷性腦損傷的影響時。該團隊還提出用于治療與創(chuàng)傷性腦損傷相關(guān)的腦疾病的基因候選物，例如阿爾茨海默病和創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙。

研究人員研究了15種海馬細胞類型中的6,000多種細胞 - 這是對受腦損傷影響的個體細胞類型的首次研究。每個細胞具有相同的DNA，但哪些基因被激活在不同細胞類型之間變化。在15種細胞類型中有兩種以前未知，每種都有一組獨特的活性基因。

“每種細胞類型都不同，”加州大學(xué)洛杉磯分校神經(jīng)外科和綜合生物學(xué)與生理學(xué)教授，該研究的共同資深作者Fernando Gomez-Pinilla說，該研究發(fā)表在Nature Communications雜志上。

生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)數(shù)百個基因受輕度創(chuàng)傷性腦損傷的不利影響，如腦震蕩。這些改變的基因可以在以后導(dǎo)致阿爾茨海默氏癥，帕金森病和其他疾病。

研究人員在小鼠中復(fù)制了類似腦震蕩的腦損傷，研究了其他沒有受過腦損傷的小鼠。研究人員分析了兩組小鼠海馬中的數(shù)千個細胞。他們的發(fā)現(xiàn)包括：

沒有損傷的小鼠在稱為Ttr的15種細胞類型中的14種中具有非常低的水平，其調(diào)節(jié)代謝，控制甲狀腺激素并執(zhí)行其他功能。研究人員發(fā)現(xiàn)，腦外傷在基本上所有細胞類型中均增加了Ttr水平。他們得出結(jié)論，Ttr對大腦健康非常重要，可能會為大腦帶來更多甲狀腺激素以維持新陳代謝。在小鼠中注射稱為T4的甲狀腺激素。T4改善了創(chuàng)傷性腦損傷誘導(dǎo)的學(xué)習缺陷，并逆轉(zhuǎn)了影響學(xué)習和記憶的93個基因的變化。這種由創(chuàng)傷性腦損傷引起的損傷逆轉(zhuǎn)是一項重大的新發(fā)現(xiàn)。腦損傷后，新陳代謝大大減少。生物學(xué)家認為T4可能會“重啟”新陳代謝。

研究人員發(fā)現(xiàn)有證據(jù)表明15種細胞類型中至少有12種受到腦外傷的負面影響，有些則比其他類型更強烈。

研究人員能夠看到與阿爾茨海默病有關(guān)的基因是如何在不同細胞類型中起作用的，提供了這些基因受腦損傷影響的新細節(jié)。“我們正在研究我們可能希望在未來的研究中確定哪種細胞類型，”該研究的資深作者，加州大學(xué)洛杉磯分校綜合生物學(xué)和生理學(xué)副教授夏陽說。“也許阿爾茨海默病相關(guān)基因不一定要在所有不同細胞類型中都有活性。”

生物學(xué)家第一次發(fā)現(xiàn)了幾個受創(chuàng)傷性腦損傷影響的基因，這些基因最近與人類的神經(jīng)質(zhì)行為有關(guān)。創(chuàng)傷性腦損傷與抑郁，焦慮和精神分裂癥有關(guān)。這項研究可以為這些疾病帶來新的治療方法。

大腦受傷可導(dǎo)致所謂的創(chuàng)傷后癲癇。研究人員發(fā)現(xiàn)了一種可以作為治療這種癲癇的潛在靶點的基因。

創(chuàng)傷性腦損傷導(dǎo)致細胞彼此之間的交流變化(見附圖)。

加州大學(xué)洛杉磯分校數(shù)量和計算生物學(xué)研究所的成員楊說：“知道哪個細胞在特定的人體中發(fā)生變化的基因可以為那個人帶來正確的治療。”

Gomez-Pinilla也是加州大學(xué)洛杉磯分校腦損傷研究中心的成員，他將這項新研究描述為精準醫(yī)學(xué)的一項進步，該研究有望為疾病提供個性化治療。