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神经干细胞最新研究进展

双赢彩票 2024-01-21

  8.Cell Stem Cell:大脑干细胞仅具有有限的全能性,创造全新的脑细胞仍任重道远

  过去人们都以为个体的脑细胞数量从出生开始就已经被确定了,直到USCF的Arturo Alvarez-Buylla博士等人证明鸟内以及小鼠的脑细胞中存在一定数量的干细胞,这部分细胞在个体一生的过程中会不断地产生新的神经元。此后,研究者们一直不断地探究如何能够通过刺激干细胞增殖能力提高大脑的功能。 许多研究者们都认为,体内大部分干细胞都能够无限地产生新的细胞,但最近由来自Alvarez-Buylla实验室做出的研究结果表明事实并非如此。通过标记活体小鼠大脑中的干细胞,从而追踪其子代的命运,研究者们发现这些细胞并不是以自我更新的方式复制的。

  事实上,大部分干细胞分裂后都会转化为神经元,进而干细胞的数量会逐渐降低。这一发现表明神经干细胞仅仅具有部分的更新能力,这一能力能够保证小鼠一生中拥有足够数量的神经元。但这对于寿命远远长于小鼠的人类来说是否有价值就不得而知了。 为了进一步观察这些细胞分裂的情况,作者们设计了一种技术能够记录这些细胞在实验室培养条件下的分裂事件,但同时能够保证其与周围组织连接的完整性。拍摄的影片数据证实了作者们此前利用标记技术得出的结果。 我们通过成像的技术已经能够观察到这些细胞的复杂形态特征,但影像资料进一步表明其与周围环境的相互作用。它们能够从与外界的交流中得到分裂的信号,从而产生足够的神经元。

  在我们出生之前,发育中的大脑就已经产生了数量惊人的神经元细胞,这些细胞能够迁移到大脑的特殊部位发挥关键作用,与普遍的看法恰恰相反,新生神经元的起源并不会在出生或儿童期终止;在大脑一系列选择性区域中,神经元的产生会一直持续到成年期,其甚至对于机体特定形式的学习和记忆能力及情绪调节至关重要,目前研究人员并不清楚神经发生被开启或关闭的机制,如今来自美国北卡罗来纳大学医学院的研究人员取得了重大发现。 刊登在Cell Stem Cell杂志的封面文章中,研究人员鉴别出了一种控制神经发生的大脑回路,其能够从靠近大脑前部的区域运行到海马置,海马体是机体学习和记忆相关的重要结构,同时其也是成年人类大脑中神经发生的主要位点,研究者所鉴别的这种回路能够调节神经元产生的过程。

  研究者Song表示,这种回路能控制海马体中干细胞的活性,相关研究发现或能帮助我们理解并且治疗多种大脑障碍患者,比如精神分裂症和阿尔兹海默病等。 神经干细胞就好像其它组织和器官中的干细胞一样,如果在需要时其就会产生形成新生细胞,而成年人大脑中大部分的神经元细胞都会紧密连接形成复杂且不会被替代的回路。而这其中的例外就是海马体中的齿状回区域(DG),齿状回中的神经发生常常是贯穿整个成年过程,同时其会支持海马体储藏并且检索记忆的关键功能,实际上,研究人员推测,抗抑郁药物及体育锻炼所产生的情绪改善效应部分来自于齿状回区域神经发生所带来的效果。 发表在Nature Neuroscience上的研究报告中,研究人员发现,名为PV中间神经元的特殊局部海马体神经元能够为齿状回新生区域提供信号,而这对于健康的大脑神经发生过程非常重要。这项研究中,研究人员发现,海马体的PV中间神经元信号会被来自内侧隔核(medial septum MS)的GABA神经回路所调节。Song认为,内侧隔核的GABA回路能够通过海马体中的局部PV中间神经元来发挥作用,从而指导干细胞转变成为活性形式或保持沉默。

  当神经干细胞激活时,其就会开启细胞分裂的过程,最终产生新的神经元来连接已有的大脑回路,在健康的海马体中,神经发生的过程仅仅是维持在低水平上,而固有的干细胞依然会大部分处于沉默状态,干细胞的数量会一直维持下去。研究者发现,在小鼠机体中,内侧隔核-海马体回路会互相协作来保持DG干细胞处于正常的低活性水平,其会扮演DG干细胞激活的制动器的角色,从而帮助维持健康的DG干细胞数量。

  由于大脑的自身修复或再生能力有限,干细胞或将成为针对受伤、衰老或疾病造成的大脑组织损伤或退化的最好治疗方法。虽然干细胞疗法在前临床测试中表现出了希望,但在动物试验中的得到的结果在人类患者中并不一定有效,并且人类临床研究会受到规模和数量的限制。最近在Mary Ann Liebert,Inc.出版社出版的同行评议期刊Rejuvenation Research上发表的一项研究关注了干细胞和新兴治疗药物在神经退行性疾病中的潜在价值。

  他们也提供了证据来支持对二甲双胍和褪黑激素混合物和白藜芦醇、姜黄素和乙酰左旋肉碱等天然抗氧化剂的更深入研究。 特别是在晚期,老年慢性神经退行性疾病患者的主要特征是神经元的流失,而身体无法替换它们;我们需要干细胞疗法来完成那样的替换,美国加州SENS研究基金委主编Aubrey D.N.J. de Grey说。干细胞在疾病的早期也能分泌复壮因子在来恢复受压细胞的健康。

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