神经精神疾病的病因复杂,涉及基因和环境因素的相互作用。表观遗传学(epigenetics)调控并不改变DNA 序列,而是通过DNA 甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA、RNA 修饰等多种机制来调节基因表达和活性。近年来,表观遗传学调控被认为是介导环境-基因相互作用的重要机制,逐渐引起了人们的广泛关注。表观遗传学机制在神经系统的发育、功能维持及疾病进展中发挥关键作用。大量研究探讨了表观遗传修饰在神经系统中的重要作用。例如,DNA 甲基化作为调节神经元内基因表达的重要机制,在精神分裂症、自闭症谱系障碍等精神疾病中呈现出显著异常。此外,组蛋白修饰,尤其是组蛋白乙酰化,作为调节神经元可塑性与记忆形成的关键过程,其异常与多种神经退行性疾病的发生密切相关。全文请点击PDF链接知网阅读。

RNA 存在多种化学修饰,这些修饰赋予核苷酸结构多样性,参与调控RNA 代谢、蛋白质合成和多种细胞功能。目前真核细胞中唯一已知的RNA 乙酰化修饰即N4-乙酰胞苷(N4-acetylcytidine, ac4C)。以往的研究表明,ac4C 主要发生在核糖体RNA(ribosome RNA, rRNA)和转运RNA(transfer RNA, tRNA)。最近的研究表明, ac4C也可以发生在信使RNA(messenger RNA,mRNA),并促进mRNA 的稳定性和翻译效率。相对于被广泛研究的mRNA 甲基化修饰(如m6A), 人们对ac4C修饰的功能和调控机制的研究尚处于起步阶段。本文主要综述mRNA 的ac4C修饰在神经系统生理和病理过程,如学习记忆、疼痛及阿尔茨海默病中的作用,并讨论ac4C研究领域有待解决的关键科学问题,以促进RNA 化学修饰调控神经功能的研究。

神经精神疾病影响着全球数千万人的生活,成为日益严重的社会问题。遗传是介导神经精神疾病发生的重要因素之一。但是,人群全基因组关联研究(genome-wide association studies, GWAS)检测出的疾病风险位点大多位于基因组的非编码区域,是目前进一步鉴定疾病风险基因及推动发病机制研究的瓶颈所在。三维基因组学(three-dimensional genomics)关注染色质空间构象及基因组序列的远程相互作用,相关技术的开发和应用为建立疾病风险位点与靶向基因间的关联提供直接证据,拓展了疾病风险基因的鉴定。与此同时,疾病风险位点与基因相互作用的细胞特异性为理解疾病的发生机制提供了全新思路。最后,染色质空间构象重塑可调控集群基因的转录表达,可能参与介导疾病的表型复杂性及异质性。本文在简单介绍三维基因组学的基础概念和应用的基础上,重点总结及分析其在神经精神疾病领域的研究进展,主要包括精神分裂症(schizophrenia, SCZ)、阿尔茨海默病(Alzheimer' s disease, AD)和孤独症谱系障碍(autism spectrum disorder, ASD),为相关疾病的发病机制研究提供新思路。

迄今为止,人们已知的RNA 修饰(RNA modifications)已达170余种,RNA 修饰作为一种可逆且动态的过程,参与了mRNA 的转录后调控以及染色质调控和转录调控。N6-甲基腺苷(m6A)修饰的存在最为广泛,也是目前被了解最全面和深入的RNA 修饰类型,已有越来越多的研究揭示了m6A 修饰在各类疾病的发生、发展以及治疗中的相关作用,而其余RNA 修饰的作用也被陆续揭示。以往对RNA 修饰在疾病中的研究和讨论主要集中于癌症方面,而近期随着研究的深入,RNA 修饰已被证实参与了神经系统相关疾病的调控。本文旨在概述RNA 修饰在神经和精神疾病中的作用及其机制研究进展,为相关药物开发和临床治疗提供新思路。

表观遗传调控在神经系统发育及稳态维持中发挥至关重要的作用。蛋白质精氨酸甲基化是一种在真核细胞中普遍存在的蛋白质翻译后修饰,通过调控组蛋白或非组蛋白的甲基化,来影响细胞中的基因转录调控或RNA 剪接等生理事件。本文旨在概述精氨酸甲基转移酶5(protein arginine methyltransferase 5, PRMT5)功能的调控方式,以及其在神经发育环节及神经相关疾病中的多种作用,以探究神经系统中的表观调控机制。

蛋白质乳酸化(protein lactylation)是一种新发现的翻译后修饰,在脑缺血再灌注损伤中的神经保护作用正逐步受到重视。脑缺血再灌注损伤是缺血性脑卒中后再灌注治疗引起的复杂病理过程,涉及氧化应激和炎症反应等。本文综述了蛋白质乳酸化在脑缺血再灌注损伤中的神经保护机制及其研究进展。乳酸分子可以共价结合到赖氨酸残基上,影响蛋白质的功能和活性,从而在细胞代谢、基因表达调控及细胞信号传导中发挥重要作用。研究发现,蛋白质乳酸化修饰通过调控炎症和氧化应激反应,有助于减少神经元损伤和凋亡,从而发挥神经保护作用。深入研究蛋白质乳酸化修饰的生物学功能及其在脑缺血再灌注损伤中的作用机制,不仅有助于揭示脑缺血再灌注损伤的病理生理机制,还为开发新的脑缺血再灌注损伤治疗药物提供了潜在的靶点和理论依据。

动脉粥样硬化(atherosclerosis)是多种心血管疾病的病理生理学基础,单核巨噬细胞(monocytes/macrophages)作为其中关键的细胞类型,参与血管炎症的启动、动脉粥样硬化斑块的形成、进展和破裂等。近年来随着单细胞测序技术的迅猛发展,斑块中单核巨噬细胞的高度异质性和可塑性亦逐步被解析。本文拟综述单细胞测序技术揭示的患者及小鼠动脉粥样硬化模型中最新的巨噬细胞亚型,总结其标记物、功能异质性及相应的机制,以期为动脉粥样硬化的诊断和治疗提供更为精准的方向。

缺氧性细胞损伤(hypoxic cell damage)参与多种疾病的发生,严重危害人类的健康,因而对缺氧性细胞损伤机制的深入探索具有重要意义。目前的研究表明缺氧性细胞损伤的发生机制主要与细胞凋亡、自噬、焦亡、铁死亡、铜死亡及parthanatos密切相关。本文主要总结缺氧性细胞损伤的发生机制,阐明其关键因子及其调控机制,以期为涉及缺氧性细胞损伤的相关疾病的防治提供新思路。

皮脂腺(sebaceous glands)的基本生理功能是产生皮脂以滋润皮肤和毛发,加强皮肤的屏障功能,控制皮肤表面微生物的生长,并参与调节皮肤炎症和免疫应答。皮脂腺的功能失调在痤疮、脂溢性皮炎、特应性皮炎等常见皮肤病的发病机制中起着重要作用。内源性大麻素系统(endocannabinoid system)是一种复杂的稳态调控信号网络,由内源性大麻素、大麻素受体、以及参与内源性大麻素转运、合成和降解的酶组成。近年的研究发现内源性大麻素系统的各组分在皮脂腺中都有表达,并且参与皮脂腺功能的调控,表明其在皮脂腺功能障碍相关皮肤病防治中具有潜在应用前景。本文就内源性大麻素系统对皮脂腺功能的调控作用研究进展进行综述。

铜参与调控细胞能量代谢、线粒体呼吸和抗氧化等过程。细胞内铜代谢稳态依赖于铜的输入、存储和输出的动态平衡。铜代谢障碍(copper metabolic disorders)会影响细胞功能和生存。在多种神经退行性疾病和癌症中观察到铜含量增加,相关病理机制与铜超载引起的铜死亡(cuproptosis)密切相关。本文阐述和总结了细胞内铜代谢稳态维持机制、铜代谢障碍和铜死亡在神经退行性疾病和肿瘤发生中的作用及其涉及的分子机制。

2024年10月7日,瑞典卡罗琳医学院宣布,授予美国科学家Victor Ambros 和Gary Ruvkun 2024年诺贝尔生理学或医学奖,以表彰他们在基因表达调控研究中的杰出贡献:发现微小RNA(microRNA, miRNA)及其在转录后基因调控中的作用(http://www.nobelprizemedicine.org)。Victor Ambros在1953年出生于美国新罕布 什尔州汉诺威。他于1979年在马萨诸塞州剑桥的麻省理工学院(MIT)获得博士学位,并于1979年至1985年在那里从事博士后研究。1985年,他成为哈佛大学的主要研究员。1992年至2007年期间,他担任达特茅斯医学院的教授。如今,他是马萨诸塞大学医学院伍斯特分校的自然科学教授。Gary Ruvkun在1952年出生于美国加利福尼亚州伯克利。他于1982年在哈佛大学获得博士学位,并于1982年至1985年在MIT 从事博士后研究。1985年,他成为马萨诸塞总医院和哈佛医学院的主要研究员,现任遗传学教授。Victor Ambros和Gary Ruvkun发现的miRNA调控机制描述了一种全新的基因表达调控机制,这一机制促进了越来越复杂的生物体的进化和多样性。（全文请点击PDF链接知网下载阅读）

从十多年前发现自组装脑类器官(brain organoids)构建方案以来,这一领域取得了显著进展。这些脑类器官的细胞类型和结构与发育中的人类大脑极为相似,使其成为获得性和遗传性脑疾病的致病机制及病因学的理想模型。此外,区域特异性脑类器官的开发,为药物发现和毒性测试提供了针对性的平台。作为研究工具,脑类器官为揭示人类神经系统疾病的分子机制提供了新的视角。本文综述了构建脑类器官的技术以及这些技术在模拟神经疾病方面的应用研究,旨在为该领域的应用研究提供有价值的参考和启示。

心律失常(cardiac arrhythmias)是世界范围内发病率和死亡率较高的心血管疾病之一,与心脏中离子通道功能破坏以及电信号在心肌细胞的传导异常有关。心肌钠通道NaV1.5(cardiac sodium channel NaV1.5)参与心肌细胞动作电位的启动和兴奋的传导,基因突变所致的NaV1.5通道表达和调控异常是心律失常发生的重要生物学基础。本文综合国内外关于NaV1.5通道结构和功能的介绍及通道异常表达时心律失常的研究现状,为心血管药物的研发和临床应用以及药物心脏毒性等的研究提供重要的理论依据。

自噬(autophagy)是一种细胞内降解大分子物质及细胞器以维持机体平衡的动态保护机制。大多数真核细胞依赖于自噬反应调节内环境稳态,在某些应激状态(如缺血缺氧等)下,自噬发挥保护效应来应对机体损伤。但自噬的选择性过度激活则可导致细胞发生程序性死亡,这是一种不同于凋亡和坏死的独特细胞死亡形式,称为autosis。本文综述了autosis与其他细胞死亡方式的区别、autosis的形态学特征、诱发条件及研究进展等,以期为进一步研究autosis提供理论基础,为后续相关研究及未来临床疾病治疗提供科学参考。