感染、化学物质、压力——这些环境因素会影响精神或神经疾病的风险,尤其是在胎儿期发生的这些因素。背后的生物学机制尚未完全理解。
研究人员调查了糖皮质激素(一种类固醇激素)对大脑早期发育的影响。他们发现神经元类型的转变,表明发育中的大脑比之前认为的更易受外部影响。这一研究成果已发表在《科学进展》杂志上。
糖皮质激素是人体自然应激反应的一部分,对正常的胎儿发育至关重要。因此,在有早产风险的情况下,孕期通常会使用合成糖皮质激素来促进肺部发育。事实上,2020年全球约有10%的新生儿(即1300万婴儿)为早产儿,使得糖皮质激素成为全球广泛使用的药物之一。
在这项新发表的研究中,慕尼黑马克斯·普朗克精神病学研究所的Leander Dony及其同事,在Elisabeth Binder的带领下,使用脑类器官测试了合成糖皮质激素对大脑发育的影响。他们与斯德哥尔摩卡罗琳学院的Cristiana Cruceanu和慕尼黑亥姆霍兹中心的Fabian Theis领导的研究小组合作进行了这项研究。
脑类器官是从人类干细胞衍生而来的大脑发育模型,在培养皿中成熟。在这项研究中,类器官被长期暴露于合成糖皮质激素,模拟了早孕期的过度暴露情况。随后,这些暴露过的类器官与未暴露的对照组类器官(被认为遵循正常的大脑发育路径)进行了比较。
研究人员的主要发现是神经元类型的分布发生了变化:在暴露过的类器官中,抑制性神经元的比例较高,而兴奋性神经元的比例较低。兴奋性神经元会使下一个神经元放电,传递信号;而抑制性神经元则会降低下一个神经元放电的可能性,减缓信号传导。
Dony表示:“这些结果表明,人类大脑在早期发育阶段非常可塑且容易受到外界影响,甚至比我们以前认为的还要明显。”
虽然从遗传角度已经知道神经元类型失衡与精神和神经疾病有关,但这是首次研究表明环境暴露也会产生相同影响。更多研究需要了解这些结果对疾病风险的具体意义:“我们看到抑制性神经元的数量增加,但我们的研究结果并没有显示这是否意味着某些疾病后期生活中风险的增加或增强抵抗力。”Cruceanu解释道。
脑类器官为科学家提供了独特的机会,帮助他们了解大脑最早期的发育过程。了解哪些因素会影响后期生活中的疾病风险,无论是环境因素、遗传风险因素还是两者的结合,都有助于未来开发治疗方法和预防措施。
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