科学家们发现了呼吸必不可少的两个基因

纽约大学Langone医学中心的一组研究人员发现，名为Hoxa5和Hoxc5的两个基因在建立呼吸所需的神经元回路中起着至关重要的作用。这一发现可能有助于推进脊髓损伤和神经退行性疾病的治疗。

上图显示了在缺乏Hoxa5 / Hoxc5的转基因小鼠中，PMC神经元和隔膜之间的突触接触丢失(Polyxeni Philippidou等)。底部图像上的红线指向7号染色体短臂上的Hoxa5基因的位置，以及12号染色体长臂上的Hoxc5基因的位置(genecards.org)

发表在《自然神经科学》杂志上的这项为期三年的研究确定了一种分子密码，该密码可区分一组肌肉控制神经细胞，统称为the运动柱(PMC)。

霍华德·休斯医学研究所(Howard Hughes Medical Institute)的资深作者杰里米·达森(Jeremy Dasen)教授解释说：“这些细胞位于脖子后部的一半位置，正好在第四颈椎椎骨上方，可能是您体内最重要的运动神经元。

危害PMC所在的脊髓部分可立即停止呼吸。但是，关于什么将PMC神经元与邻近神经元区分开来，以及PMC神经元如何发育并将其自身连接至胎儿的diaphragm肌，知之甚少。PMC细胞将持续不断的电化学信号流向下传递到成束的轴突上并到达diaphragm肌，从而使肺部以自然的呼吸节奏扩张和放松。

达森教授说：“我们现在有了一套分子标记，可以将这些细胞与其他运动神经元种群区分开来，以便我们可以对其进行详细研究，并寻找选择性提高其存活率的方法。”

为了找出区别于小鼠中PMC神经元与脊髓周围神经的原因，科学家将a逆荧光示踪剂注入nerve神经，将PMC连接至diaphragm肌，然后寻找随着示踪剂工作而点亮的脊髓神经元。回到PMC。他们使用了在运动神经元及其轴突中表达绿色荧光蛋白(GFP)的转基因小鼠，以观察the神经。在注意到这些PMC神经元的特征基因表达模式后，科学家开始确定其特定作用。

最终，一个复杂的转基因小鼠品系显示出两个基因Hoxa5和Hoxc5作为适当PMC发育的主要控制者。Hox基因(在人类中表达了39种)是众所周知的动物发育的主要基因调节剂。

“当HOXA5和HOXC5在胚胎运动神经元沉默小鼠”的科学家报告“的PMC未能形成其往常一样，紧紧的柱状组织，不正确连接到隔膜，留下仔畜无法呼吸。”

戴森教授说：“即使您在胎儿发育后期删除这些基因，PMC神经元的数量也会下降，而doesn神经在diaphragm肌上也不会形成足够的分支。”

达森教授计划利用这些发现来帮助理解更广泛的呼吸系统，包括脑干中产生节律的神经元，这些神经元又对二氧化碳水平，压力和其他环境因素做出反应。他说：“现在，我们对PMC电池有所了解，我们可以通过更广泛的电路来尝试找出所有这些连接是如何建立的。”

主要作者Polyxeni Philippidou博士说：“一旦了解了呼吸网络的连接方式，我们就可以开始为呼吸系统疾病(如睡眠呼吸暂停)开发新颖的治疗选择。”

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