重磅研究自然神经科学先天性脑积水患

脑积水

HYDROCEPHALUS

当脑室（充满脑脊液的四个相互连接的脑腔）扩大时，就会发生脑积水，但在许多情况下其原因尚不清楚。更好的理解可以改善脑积水的治疗，这是儿童脑部手术的主要原因，并且与神经发育障碍有关。

为了提供见解，医院(MGH)和耶鲁大学的研究人员领导的一个团队分析了先天性脑积水患者大脑中基因序列和基因表达模式的变异。这项发表在《自然神经科学》杂志上的研究表明，脑积水不是由脑脊液“管道”缺陷引起的，而是由于大脑中的原始细胞在发育过程中表现不佳而引起的。

在脑积水患者中，持续积液会使脑室扩张，增加颅骨压力，并压缩周围的大脑结构。这种压迫会导致呕吐和头痛等急性症状，甚至昏迷乃至死亡。从长远来看，即使通过手术将一种称为分流器的医疗设备植入大脑，大脑压迫也会导致儿童出现神经认知问题和神经发育障碍。

“脑脊液的神经外科分流解决了该疾病的一些后果，但针对潜在问题没有应对手段，”MGH儿科神经外科主任、哈佛脑积水和神经发育中心主任KristopherT.Kahle博士说，“了解疾病的分子原因可能对临床决策非常有帮助。”

为了提供见解，Kahle和他的同事使用一种分析技术，对名脑积水儿童及其未受影响的父母的细胞进行了基因测序，该技术揭示了患者整个基因组中的基因突变。通过将基因序列数据与基因表达数据相结合，研究小组发现许多脑积水相关基因不是集中在流体循环成分中，而是集中在神经上皮细胞中，这些细胞是大脑发育的最初几周内出现的最早的干细胞。这些细胞继续产生所有的神经元并支持大脑的细胞。

该研究患者中最常发生突变的基因——称为TRIM71——编码一种蛋白质，该蛋白质是调节干细胞发育时间的一部分。当研究人员培育出表达TRIM71突变的小鼠时，这些小鼠出现了与人类患者相似的胎儿期脑积水。从机制上讲，Trim71突变小鼠大脑中的干细胞过早地产生神经元，缺乏支持大脑生长和发育的干细胞。这导致脑组织扩张不足和大脑皮层发育不全。

科学家们指出，由此产生的大脑结构改变无法承受脑脊液施加的压力，因此大脑会变形，脑室会被动扩张。“因此，病理部位不是发生在液体本身，而是发生在容纳液体的血管或脑组织中，”Duy说。

研究结果表明，脑积水的治疗策略不应局限于大脑中的液体引流。“更细致入微的治疗方法可能不仅包括脑脊液分流，还包括其他更适合改善神经发育功能的方法，”Kahle说，“从长远来看，随着基因的不断发现和对其他基因突变如何破坏大脑发育导致脑积水的更好理解，我们将能够在患者出生前几个月开发药物治疗甚至基因治疗来纠正基因突变。”

除了提供对脑积水的更好理解外，这项工作还可能为其他儿科脑部疾病提供更多见解。事实上，脑室扩张是自闭症和精神分裂症等发育性神经精神疾病的共同特征，脑积水涉及的许多过程也可能与其他结构性脑畸形有关。

KristopherKahle

哈佛大学脑积水和神经发育障碍中心（HAND）医院小儿神经外科主任I神经外科医生I小儿神经外科医生I儿科神经外科医生I医学博士