脊椎动物进化和预防癫痫发作
时间：2013-08-15 文章来源：天津长安医院 点击次数： 0 咨询专家
脊椎动物进化和预防癫痫发作，改善脑电气信号是至关重要的，医学院对大脑的电子信号在大学研究脊椎动物进化提供了一个全新的视角，提供更多的证据支持达尔文主义演变的观点，并且还可能导致更有效地治疗婴儿癫痫发作。
研究人员发现，如何进化的改变产生了一系列的改进，分子介于550和400万年前的神经产生电信号。通过使神经系统更快，更明智地出现，这些创新，进化成功和脊椎动物的多样性作出了贡献。
在上个月出现在PLoS遗传学神经细胞的基因的进化比较，宾夕法尼亚大学的科学家表明，改进执政快速的神经冲动在分子进化史的重大转折点发生。神经信号，定位更快更可控，这些创新似乎都有助于建设更聪明的大脑，甚至脊椎动物的成功和多样性。发表在神经科学会议在11月，很快就出现在神经病学纪事协会在其他实验中，科学家们发现，出现相同的电气信号分子是一个有效的目标，人类新生儿的抗惊厥药物。
在这两项研究中心的电气信号分子是两个相关类型的神经细胞的蛋白质称为钠离子和钾离子通道。十年前，研究人员发现，这些分子的基因突变是某种形式的新生婴幼儿癫痫的原因。钠通道已经抗癫痫药物的目标。由神经学爱德华C.库珀，博士，专注于治疗发展的钾离子通道的助理教授领导的研究小组。
癫痫是一种常见的疾病发作，丧失意识和身体控制，不自主攻击循环经历。癫痫可开始于任何年龄，但发病率最高的是脆弱的前几个星期的生活，并在以后的婴幼儿时期持续升高。
宾州队的初步工作表明，钾，钠通道被聚集在一起的小补丁的长纤维，称为轴突，神经细胞之间传送电脉冲。这提出了这条线的进化和临床基础研究的几个问题：首先，这两种渠道的发展是怎么变得如此紧密，这些补丁对神经配对？其次，这些集群的发展随着时间的推移，了解通道突变导致癫痫的重要吗？第三，临床上，因为钾离子通道基因突变与新生儿癫痫的下降通道的活性，增加钾离子通道活性的药物可以有效预防发作？
锚定序列
钠离子和钾离子通道是神经膜中嵌入的蛋白质，与细胞的内部暴露于每个通道的一部分。2006年，库珀的研究小组发现，细胞内的钾和钠离子通道具有相似的氨基酸序列。共享序列包含指令指定的渠道应该是一起挂靠在沿轴突点。
他们还发现，这些锚定序列中的钾和钠离子通道的脊椎动物保守超过3.5亿年的进化，从鱼类到人类。然而，渠道的无脊椎动物，包括果蝇，蠕虫和鱿鱼，缺乏聚类序列。此外，一些突变，导致婴儿癫痫阻止假设集群内补丁的渠道。
“查找所需的钠离子和钾离子通道集群几乎相同的序列，似乎已演变是非常令人惊讶的同时，”专家说。“在锚序列的相似性可能不会出现偶然的机会，看到他们在两个通道类型是与一个人到达一个新的工作，看到他们的新同事穿完全一样的衣服，开着同样型号和颜色的车，有一个具有相同名称的配偶和子女，似乎令人费解。“
为了解开这个谜，研究人员研究了渠道类动物进化早于脊椎动物，包括海胆有关脊椎动物叫做文昌鱼，海鞘和七鳃鳗的原始生物。该项目获得了提振，目前，因为这些微生物的基因组被测序，由国家人类基因组研究所的支持。从这些原始生物的渠道分析解开了这个谜团。
钠离子通道的崛起
新的研究结果，在12月26日出版的PLoS遗传学，显示钠通道产生锚定序列比以前要早得多，也许是最重要的转折点，在生物的历史，所谓的寒武纪生命大爆发（550开头的报告-530万年前）。寒武纪大爆发期间，所有的主要群体（或类群）的动物活着今天突然 - 在进化的时间尺度 - 出现了。新的分析表明，包括文昌鱼，海鞘，七鳃鳗，以及脊椎动物，脊索动物门的所有成员具有与锚定序列的钠通道。
nonchordates（包括无脊椎动物，如昆虫和软体动物）的钠离子通道缺乏这种群集顺序。这是很重要的，因为钠通道集群使得神经信号更加快速，可靠，高效节能的。作为脊索动物进化到脊椎动物，它们依赖于感，脑计算和控制的身体运动的日益复杂的系统的组成部分的钠通道集群。所有其他的动物，缺乏产生如此快速的信号的能力，一般依赖于更小的车身尺寸和简单的神经系统。
钾通道减震器
后来产生钾通道集群和补充钠离子通道信号。不同于钠通道，没有很早就脊索动物的钾离子通道有聚类序列。钾通道集群序列第一次出现在脊椎动物的祖先鲨鱼，大约400万至450万年前的“唯一”。
聚集的钾离子通道起到重要的支撑作用，使神经信号，开始由钠通道更加可控。“突然开口了大量聚集在一起的钠离子通道可以是不和谐的和不可预知的神经细胞，就像一辆汽车创下了在路上颠簸。” 专家说。“钾离子通道是在汽车的悬挂减震器一样，他们挫伤一些钠通道打开时造成的振荡，镇静神经，就像减震器减少反弹，并帮助维持控制在颠簸的道路。” 大约4亿年，在所有类型的脊椎动物神经聚集在一起，这种结合的信道已经完全保守的事实强调其重要性，一样，癫痫的结果，当集群被破坏的事实。
在相关的研究中，研究人员测试一种药物是否会导致增加轴突聚集钾通道开口可能是有效预防新生儿发作。他们发现，开瓶器，称为氟吡汀，比两种药物预防发作得比较厉害，现在在临床使用频繁，苯巴比妥，地西泮。这些实验用新生儿癫痫建立的模型，对幼鼠进行。接下来的步骤包括额外的测试，氟吡汀的安全，在未成熟动物中，然后，考虑可能的试验在人类婴儿。
极品飞车
在物种起源一个经常被引用的部分，表示他完全无法解释为什么如此繁多的动物如此迅速地出现在寒武纪，所谓的寒武纪生命大爆发。科学家们最近更先进理论的基础上在地球的环境变化，或进化的基因控制动物体内的形式。新PLoS遗传学的研究，表明库珀，指向另外一个因素可能开始发挥作用：早期动物的神经系统，如钠通道集群，从而导致新的行为方式，如改进的游泳和捕食的进化变化。
这项研究提供了一个生动的例子向演进能力，建立非常复杂的结构，通过一系列渐进的步骤。“脊椎动物的神经轴突是优雅和极其复杂，与中央的纤维如由其他细胞称为神经胶质细胞的髓鞘包裹的神经元和果冻卷贡献，”专家说。这是前所未知的，这是先渠道聚类神经元，髓鞘包裹。
“我们的研究表明，钠通道集群发展第一髓鞘，也许100万年前，”专家说。髓鞘出现，如钾通道聚类，鲨鱼的祖先。此时间间隔髓鞘化发展所必需的分子提供了充足的时间，每个步骤的神经更快，更可靠和有效的，因为钠通道的集群已经存在轴突。
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