睡眠化学物质对脑深部刺激的有效性至关重要

一种让我们昏昏欲睡的大脑化学物质似乎也在深部脑刺激成功缓解帕金森氏症和其他大脑疾病患者症状的过程中发挥着核心作用。这一惊人的发现在12月23日在线发表的一篇论文中得到了概述自然医学．

这项研究表明，腺苷是一种大脑化学物质，被广泛认为是引起睡意的原因，它是脑深部刺激(DBS)效果的核心。这项技术被用于治疗帕金森氏症患者和患有严重震颤的人，也在患有严重抑郁症或强迫症的人身上进行测试。

患者通常会配备一个“大脑起搏器”，这是一种小型植入设备，可以将精心编排的电信号传递到患者大脑的一个非常精确的点。该手术可以破坏异常的神经信号并缓解症状，但医生们长期以来一直在争论该手术的确切工作原理。

罗切斯特大学医学中心(University of Rochester Medical Center)的神经科学家和神经外科医生团队进行的这项新研究，出人意料地承认了腺苷和被神经科学家长期忽视的星形胶质细胞的作用。

“当然，刺激对神经元的电效应是深度脑刺激效果的核心，”神经科学家、神经外科教授、领导研究团队的Maiken Nedergaard博士说。“但我们也发现腺苷的一个非常重要的作用，这是令人惊讶的。”

大脑中的腺苷主要是化学物质三磷酸腺苷的副产品，三磷酸腺苷是我们所有细胞的能量来源。随着时间的推移，大脑中的腺苷水平通常会上升，最终它在让我们犯困方面发挥着巨大的作用——它是大脑告诉我们，这是漫长的一天，我们消耗了很多能量，是时候睡觉了。

科学家们说，腺苷在深部脑刺激中的作用以前还没有被认识到。尽管科学家们已经认识到它有抑制脑细胞信号的能力，但他们没有怀疑DBS有任何抑制异常大脑信号的作用。

罗彻斯特大学神经外科医生罗伯特·巴克斯博士是这篇论文的合著者，他在过去十年中进行了100多次深部脑刺激手术，他说:“关于应用深部脑刺激时大脑中发生了什么，至少有十几种理论，但事实是，没有人真正完全理解这个过程。”“我们一直在关注大脑中的神经细胞发生了什么，但可能我们一直在关注错误的细胞类型。”

Nedergaard的研究小组发现，DBS心脏部位的电脉冲会激发手术周围区域的其他细胞——星形胶质细胞——释放ATP，然后分解成腺苷。额外的腺苷可以减少大脑神经元之间的异常信号。

研究小组还表明，在没有任何深部脑刺激的情况下，注射腺苷本身可以减少异常的大脑信号。他们还证明，在腺苷受体被阻断的小鼠中，DBS不起作用;他们表明，像咖啡因这样的阻断腺苷受体的药物(这就是咖啡因帮助我们保持清醒的原因)也会降低DBS的有效性。

Nedergaard说:“通过利用由腺苷启动的通路调节剂的作用，有可能提高深部脑刺激的有效性。”“或者，也有可能开发出另一种类型的手术，也许是使用局部靶向腺苷途径，而不涉及手术。”

最新的工作延续了Nedergaard的一系列研究，表明除神经元外，脑细胞在许多人类疾病中起着重要作用。大脑中的三磷酸腺苷主要是由星形胶质细胞产生的，星形胶质细胞在大脑中比神经元丰富得多。长期以来，星形胶质细胞一直被认为是简单的支持细胞，但近年来，Nedergaard和同事们已经证明，它们在许多疾病中发挥着重要作用，包括癫痫、脊髓疾病、偏头痛和阿尔茨海默病。

关于DBS的研究是Nedergaard向同事们介绍她对星形胶质细胞研究的结果。Bakos将她对星形胶质细胞活动的详细描述与他所看到的应用深部脑刺激时发生在大脑中的情况联系起来。根据巴克斯在手术室的经验，在美国国家神经疾病和中风研究所的资助下，内德高回到实验室，以一种前所未有的方式分析了深度脑刺激的影响。

巴克斯说:“我们在临床中看到的结果和内德加德博士在实验室中发现的结果之间的相关性真的非常惊人。”“这一切都要归功于她和她的团队。这是诊所和实验室之间的一次很好的信息交流，加速了真正可能对患者产生影响的发现。”

资料来源:罗切斯特大学