科学家发现儿童进食、吞咽障碍的神经中断

科学家描述了面部和喉部疼痛感应和运动感应神经元的早期发育。这些发现揭示了一个以前未被探索的特征，即大脑和颅神经在进食、吞咽和说话的基础上的发育。

　　

现在，在一项发表在《疾病模型与机制》(Disease Models & Mechanisms)杂志上的新研究中，VTC弗拉林生物医学研究所(Fralin Biomedical Research Institute)由安东尼-塞缪尔·拉曼提亚(Anthony-Samuel LaMantia)领导的科学家们描述了面部和喉部疼痛感知和运动感知神经元的早期发育。这一发现揭示了在饮食、吞咽和说话的基础上，大脑和脑神经发育的一个以前未被探索的特征。

弗拉林生物医学研究所(Fralin Biomedical Research Institute)神经生物学研究中心的教授兼主任拉曼蒂亚(LaMantia)说:“我们能够首次证明，两组细胞之间的这种短暂的相互作用，在调节面部运动和痛觉神经支配方面发挥了关键作用。”

研究人员检查了患有迪乔治综合症的小鼠胚胎的早期神经发育。迪乔治综合症是一种与神经和面部异常有关的罕见遗传疾病。就像患有迪乔治症的人类患者一样，老鼠也可以携带相同的基因突变，这为研究细胞和分子水平上发育的错误提供了一个理想的模型。

患有迪乔治出生的孩子通常在协调哺乳和吞咽牛奶方面有困难，这种情况被称为儿童吞咽困难，但目前还不清楚这种突变是如何导致这些功能异常的。虽然与进食有关的嘴、舌头和喉咙的运动是由运动神经元控制的，但机械感觉神经元——这项研究的对象之一——检测和整合运动信号，以微调行为。该研究还评估了疼痛感知神经元或伤害感受器，它监测饮食行为的潜在有害方面，包括过高的温度和辣椒中的辣椒素等刺激物。

十年来，LaMantia和他的实验室一直在研究这种综合征，以理清脑神经发育和口咽行为的各个方面。

根据他们之前的研究，科学家们知道，在老鼠胚胎发育的第九天，两组细胞——神经嵴细胞和基板细胞——需要相遇，开始绘制面神经的蓝图。他们知道，在综合症小鼠中，在发育的这个阶段出现了一些问题，造成了有害的行为后果，但这需要进一步的研究。

LaMantia说:“一开始，我们不确定这两组细胞是否只是没有一起迁移到合适的地方，或者它们是否在合适的时间出现在合适的地方，只是没有沟通。”有了这些最新公布的数据，LaMantia的实验室现在怀疑后者是正确的。

结合体内分析和成像来可视化各种分子标记物，研究人员发现神经嵴细胞过早地变成了痛觉神经元。这种过早的分化导致相对于神经嵴细胞而言，基板细胞的数量增加，基板细胞成为机械感觉神经元。

这项研究建立在LaMantia实验室之前的工作基础上。七年前，研究人员检查了正在发育的脑神经神经元是否在生长轴突，以满足面部、口腔和喉咙的功能目标。他们发现，与普通小鼠相比，综合症小鼠的胚胎缺乏适当的神经支配——轴突更短，位置错位，组织混乱。

拉曼蒂亚说:“神经元不仅对它们应该做什么感到困惑，它们的轴突也没有准确的目的地——它们只是迷失了方向。”

在一项后续研究中，LaMantia的实验室确定了调节脑神经正常轴突生长的关键基因。值得注意的是，研究人员通过抑制一种特定的基因，能够恢复患有迪乔治综合症的老鼠的正常脑神经生长。

这项新发现揭示了与迪乔治综合症相关的基因表达变化是如何通过打断神经嵴和基板细胞之间的关键相互作用来破坏感觉神经元生长的稳定的。拉曼蒂亚的实验室现在的目标是发现这些细胞群需要的分子信号来组装一个健康的脑神经。

LaMantia说:“现在我们已经确定了这些功能性口咽问题起源的分化点，我们的下一步将是理解这些细胞用来相互沟通的词汇。”

这项研究得到了尤尼斯·肯尼迪·施赖弗国家儿童健康和人类发展研究所的部分资助，该研究所隶属于国立卫生研究院;弗拉林生物医学研究所LaMantia也是弗吉尼亚理工大学生物科学系和儿科医学院的教授。

Journal Reference:

1. Beverly A. Karpinski, Thomas M. Maynard, Corey A. Bryan, Gelila Yitsege, Anelia Horvath, Norman H. Lee, Sally A. Moody, Anthony-Samuel LaMantia. Selective disruption of trigeminal sensory neurogenesis and differentiation in a mouse model of 22q11.2 deletion syndrome. Disease Models & Mechanisms, 2022; 15 (2) DOI: 10.1242/dmm.047357