在一項新的研究中，美國加州大學洛杉磯分校的研究人員報道，頭部損傷能夠損害大腦中的上百種基因，從而增加人們患上很多種神經系統疾病和精神疾病的風險。相關研究結果發表在2017年2月的EBioMedicine期刊上，論文標題為“Traumatic Brain Injury Induces Genome-Wide Transcriptomic, Methylomic, and Network Perturbations in Brain and Blood Predicting Neurological Disorders”。
這些研究人員鑒定出他們認為控制著上百種其他的基因的主導基因（master gene），這上百種基因與阿爾茨海默病、帕金森病、創傷后應激障礙、中風、注意力缺乏多動癥、自閉癥、精神分裂癥和其他腦部疾病相關聯。
了解哪些是主導基因可能給科學家們提供用于治療腦部疾病的新藥物的靶標。zui終，科學家們可能甚至能夠了解如何重新修飾受損的基因從而降低腦部疾病風險，而且這一發現可能有助人們鑒定出通過修復這些基因來抵抗腦部疾病的化學物和食物。
論文通信作者之一、加州大學洛杉磯分校整合生物學與生理學副教授Xia Yang說，“我們認為這些主導基因導致創傷性腦損傷（traumatic brain injury, TBI），從而負面地觸發很多其他的基因發生變化。”
基因有潛力產生幾種蛋白異形體（protein isoform）中的任何一種，而且創傷性腦損傷能夠損害這些主導基因，從而能夠導致其他基因受到損害。
Yang說，這一過程能夠以兩種方式發生。一種方式是這種損傷zui終能夠導致這些基因產生不常見的蛋白異形體。另一種方式是改變每個細胞中的基因表達拷貝數量。不論哪種變化發生都能夠阻止基因發揮正常的功能。如果基因產生一種錯誤的蛋白異形體，那么它可能導致阿爾茨海默病等疾病。
論文通信作者之一、加州大學洛杉磯分校神經外科教授、整合生物學與生理學教授Fernando Gomez-Pinilla說，“人們對遭受腦創傷的人（比如足球運動員和士兵）在生命后期患上神經系統疾病知之甚少。我們希望更多地了解這種情形是如何發生的。”
這些研究人員訓練20只大鼠逃離迷宮。他們隨后讓其中的10只大鼠（作為測試組）接受液壓沖擊產生類似腦震蕩的腦部損傷，另外10只大鼠（作為對照組）沒有遭受腦部損傷。當將這些大鼠再次放入迷宮中時，那些遭受腦部損傷的大鼠要比那些沒有遭受腦部損傷的大鼠多花費大約25%的時間走出迷宮。
為了了解在遭受腦部損傷后，這些大鼠的基因如何發生變化，這些研究人員分析了每組大鼠中的5只大鼠的基因。特別地，他們提取了來自大鼠海馬體和白細胞的RNA。
這些研究人員發現在這些患有腦部損傷的大鼠中，它們的的海馬體有一組核心基因（由268種基因組成）發生變化，而且它們的白細胞也有一組核心基因（由1,215種基因組成）發生變化。
Yang說，“令人吃驚的是，這些白細胞中的基因發生如此多的重大變化。大腦中的基因變化并不那么令人吃驚。它是如此至關重要的一個區域，因此很自然得出當它遭受損傷時，它會給身體發送信號表明它遭受攻擊。”
在這些發生變化的基因當中，將近有24種基因同時存在于海馬體和血液（更具體的說，血液中的白細胞）中，因此，科學家們可能能夠開發出一種基于基因的血液測試來確定腦部損傷是否發生，而且測量其中的一些基因可能有助醫生預測一個人是否有可能患上阿爾茨海默病或其他的腦部疾病。這項研究也可能導致人們開發出更好的方法來診斷輕度創傷性腦損傷。
這些研究人員報道，在大鼠腦部損傷出現后發生變化的基因當中，有100多種基因在人體中具有與神經系統疾病和精神疾病相關聯的同源基因。比如，這項研究報道，在大鼠中受到影響的基因當中，有16種基因在人體中具有與阿爾茨海默病易患性相關聯的同源基因。他們也發現在大鼠海馬體中受到影響的4種基因和在大鼠白細胞中受到影響的1種基因與人體中創傷后應激障礙（PTSD）相關聯的基因存在同源性。
Yang說，這項研究不僅表明哪些基因受到創傷性腦損傷的影響，與嚴重疾病相關聯，而且也可能指出調控代謝、細胞通信和炎癥的基因，這可能讓它們成為開發治療腦部疾病的新療法的靶標。
如今，這些研究人員正在研究一些主導基因以便確定對它們進行修飾是否也導致大量其他的基因發生變化。如果確實如此的話，那么這些主導基因更有希望作為開發新療法的靶標。他們也計劃在遭受創傷性腦損傷的人體中研究這種情形。
在2016年的一項研究中，Yang、Gomez-Pinilla和同事們報道果糖能夠損害上百種基因，而且一種被稱作二十二碳六烯酸（DHA）的Ω-3脂肪酸似乎會逆轉果糖導致的這些有害變化（EBioMedicine, May 2016, 7:157–166, doi:10.1016/j.ebiom.2016.04.008）。在那項研究中，他們鑒定出的多種基因之一是Fmod。在這項新的研究中，他們鑒定出Fmod也是一種主導基因。
Gomez-Pinilla說，不是每個遭受創傷性腦損傷的人都會患上相同的疾病，但是更加嚴重的腦部損傷會損害更多的基因。
