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老鼠“帮”人类找到“自杀基因”

来源:都市时报
摘要:一只幼鼠妈妈每天会舔它很多次,而另外一只的妈妈却很少舔它,这两只老鼠长大之后性格变得截然不同。从小缺乏关爱的那只老鼠很容易紧张,体内分泌很多的激素,也不愿意去陌生的地方。老鼠儿时的经历会影响成年之后的行为。我们人类也是一样。...

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一只幼鼠妈妈每天会舔它很多次,而另外一只的妈妈却很少舔它,这两只老鼠长大之后性格变得截然不同。从小缺乏关爱的那只老鼠很容易紧张,体内分泌很多的激素,也不愿意去陌生的地方。而另外一只却是对任何事情都很好奇,不容易紧张,激素也不会分泌过多。



同样的结果在不同的实验室里重复了很多次。老鼠儿时的经历会影响成年之后的行为。我们人类也是一样。但是有一个问题,众所周知,我们出生时的基因组合是相同的,在人的一生当中,大脑通过这些基因生成蛋白质和其他分子,而在这些基因中DNA的排序又是非常固定的。要想让我们的经历改变我们未来的行为,就必须让它进入我们的大脑,更改基因的组合方式。



不仅仅是基因会对人的性格产生影响



神经科学家正在探索经历改变行为的原因。虽然我们的经历无法直接改写我们的基因,但它却起着同样的作用。附着在我们DNA之上的是成千上万的小分子,这些分子可以停止一些基因活动,同时刺激其它基因活动。我们的经历可以在生理上重新排列这些基因转换的模式,从而逐渐渐改变我们的脑细胞。研究有一个非常让人惊喜的发现:我们也许能够通过自身调节基因转换的模式,从而起到治疗焦虑和压抑的效果。事实上,科学家已经成功缓解了老鼠身上的这些病症。



有两种分子可以起到基因转换的作用。一种由主要成分为碳和氢的甲基和分子帽组成。附着在基因上的甲基能够阻止细胞读取DNA排序,因此细胞便不能从该基因中产生蛋白质和其他分子;另外一种分子由紧紧围绕DNA的螺旋蛋白质和分子组成。通过蛋白质和分子的收缩,一些基因被隐藏,相反,则一些基因的活动变得频繁。



甲基组与螺旋蛋白组共同构成科学家所称的表观基因组,它们对大脑的最初形成起着非常重要的作用。胚胎最初由一小块多个相同的干细胞构成,分裂开始后,这些细胞便从母体继承相同的基因,但表观遗传变化已经开始。随着分裂的继续,细胞不仅将基因继续向下遗传,也会遗传基因的变化。活跃与不活跃的基因通过不同的结合方式,生成了肝脏、心脏、大脑以及其它人体组织。



幼鼠换母的试验证明:母爱影响性格成型



我们的经历可以重新书写我们的遗传编码,这种改变甚至在我们出生之前就已经开始了。



甚至在出生之后,外界对基因的影响仍会在大脑中继续。过去10年里,通过对我们的经历如何重组大脑基因的研究,麦克吉尔大学的神经生物学家迈克尔·米尼与他的同事一同发表了一份十分详细的报告。他们发现了两只老鼠的故事背后的分子原理。



这两只老鼠的不同并不是源于他们基因结构的不同。在一个实验里,米尼将两只幼鼠分别调换到对方的家庭,结果证明与“继母”的经历同样会改变幼鼠未来的性格。



为了弄明白母亲的爱如何改变幼鼠,米尼和他的同事仔细地观察了幼鼠的大脑。他们发现两只幼鼠主要的不同存在于大脑内的海马体——一个大脑组织记忆的区域。海马体中的神经元通过生成特殊的受体来控制大脑对应激激素的反应。当一个受体获得一个激素,神经元便会排出蛋白质,这些蛋白质更会导致一系列的反应。这些反应通过大脑到达肾上腺,进而停止应激激素的生成。



但是为了生成激素受体,海马体必须首先接收到信号。这些信号会在一系列的基因之间相互转换,并最终使海马体中的神经元生成受体。米尼和他的同事发现了一些在一个叫做糖皮质激素受体素基因中不同寻常的地方:经常得到母爱的那只老鼠大脑中的这一段DNA与另外一只老鼠的是不同的,而这一段DNA却起着重要的转换基因的作用。在不受宠爱老鼠的大脑里,该段DNA被甲基组包裹,神经元也没有生成许多受体。海马体神经元因此对应激激素反应不敏感,也无法压制动物体内的应激反应,结果是这只小老鼠长期过度紧张。



这些研究显示了幼年时期的经历如何改写我们大脑中的后天标记,进而改变我们成年之后的行为。



老鼠试验给抑郁症带来基因疗法



米尼的研究团队用36具人类尸体的大脑做实验,其中,12个人幼年遭遇虐待并最终自杀;12个自杀而死,并无受虐史;最后12个为自然死亡。科学家从死者的海马体中取出细胞进行研究,检验他们在老鼠大脑中的研究过的应激激素的基因转换。最终他们发现有过受虐史的死者的大脑中,转换基因外被甲基组包裹,神经元也只生成了较少的受体,就像未受宠爱的老鼠一样。



童年时期的受虐史可能改变了海马体中的表观遗传标记,因此神经元只会生成较少的受体,不能正常控制应激激素,最后导致焦虑,过多的压力最后使得他们无法解脱而自杀。



如果科学家发现了我们的经历赋予我们的表观遗传变化,那就有可能逆转这些变化。科学家将一种叫做HDAC的抑制剂注入抑郁老鼠的伏神经核中,进而使DNA外层的分子放松,使得细胞可以再次接触到基因。10天之后,老鼠的紧张情绪得到缓解,抑郁的程度大大减轻。



我们能够复写人类表观遗传代码的可能是让人兴奋的,同时也是让人畏缩的。修改表观遗传标记并不容易,这也是件好事。毕竟如果我们大脑中的甲基组与螺旋蛋白总是不停转换,抑郁就成了最轻微的问题。
作者: 2010-5-29
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