據(jù)Knaus LS[Cell，2023 Mar 24;S0092-8674（23）00215-5.doi:10.1016/j.cell.2023.02.037.]報道，奧地利科學技術(shù)研究所科研團隊發(fā)現(xiàn)，一組氨基酸包括色氨酸、酪氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸在大腦發(fā)育的某些階段發(fā)揮著關(guān)鍵作用。 讓神經(jīng)元缺乏這些氨基酸導致了出生后的嚴重影響。

大腦發(fā)育由一連串協(xié)調(diào)的步驟組成，這些步驟主要由人體基因指導。 在這些步驟中，大腦中的神經(jīng)元的正確定位和功能是至關(guān)重要的，神經(jīng)元的無功能或不正確的定位會導致嚴重的神經(jīng)病理后果。 協(xié)調(diào)這一程序的基因突變往往與神經(jīng)發(fā)育障礙有關(guān)；然而，環(huán)境應激，如營養(yǎng)匱乏或營養(yǎng)不良也會影響大腦的發(fā)育。 但是人們對特定營養(yǎng)物的重要性及大腦發(fā)育過程中代謝的作用仍然知之甚少。

在與維也納幾所大學的合作中，研究人員分析了小鼠大腦中的這個營養(yǎng)程序。 讓神經(jīng)元缺乏這些氨基酸導致了小鼠出生后的嚴重影響。 小鼠患上了小頭畸形（microcephaly）——大腦大小的減少，這種情況一直持續(xù)到成年，最終導致長期的行為變化。

代謝物是人們分解食物時產(chǎn)生或使用的物質(zhì)，從而為人們的身體提供燃料。 在這些代謝物中，一組代謝物，即大型中性氨基酸（large neutral amino acid，LNAA）引起了科學家們的注意。LNAA 是人體不能自行合成的必需氨基酸，必須通過食物攝取。 通過檢查整個大腦發(fā)育過程中的代謝物水平，它們似乎對出生后的神經(jīng)發(fā)育期尤為重要。此前，該研究團隊發(fā)現(xiàn)了一種新型的自閉癥，在這種自閉癥中，由于一個稱為SLC7A5 的基因存在遺傳缺陷，患者無法將LNAA 轉(zhuǎn)移到大腦中。

研究人員進行了條件性敲除實驗，在小鼠細胞中剔除SLC7A5 基因，該基因攜帶的指令用于表達將LNAA 帶入神經(jīng)元的轉(zhuǎn)運蛋白。 換句話說：神經(jīng)元缺乏沒有必要的氨基酸。 在胚胎階段，大腦的形成似乎是好的。 然而，剛出生后，神經(jīng)元就開始受到低水平LNAA 的影響。 在這一時期，突變小鼠由于大腦皮層的厚度減少，與健康小鼠相比出現(xiàn)了小頭畸形。

為了了解更多，研究人員采用了一種方法來標記和操縱單個神經(jīng)元。 他們發(fā)現(xiàn)，大腦皮層上層的一大部分神經(jīng)元在出生后的頭幾天里消失了。 這些細胞正在死亡，但為什么會如此呢？ 事實證明，缺乏LNAA 的神經(jīng)元活性較低。 不正常放電的神經(jīng)元在出生后不久就被淘汰了。 在這個關(guān)鍵時期過后，神經(jīng)元的死亡和活動率恢復正常。 然而，較小的大腦尺寸一直持續(xù)到成年。 突變體小鼠開始表現(xiàn)出幾種行為異常，包括運動障礙、社交能力缺陷和多動癥。 雖然不是完全的再現(xiàn)，但這些行為模式與SLC7A5 基因突變的患者非常相似，他們也表現(xiàn)出小頭癥、自閉癥和運動障礙。