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如何在大腦中產(chǎn)生新的神經(jīng)元

成人大腦的某些區(qū)域含有休眠的神經(jīng)干細胞,這些干細胞可以被重新激活以形成新的神經(jīng)元。然而,我們對于神經(jīng)干細胞從休眠到活躍的轉(zhuǎn)變?nèi)匀恢跎佟?/p>

日內(nèi)瓦大學(xué)

2023年3月1日消息

日內(nèi)瓦大學(xué)(University of Geneva,UNIGE)和洛桑大學(xué)(University of Lausanne,UNIL)的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個團隊發(fā)現(xiàn)了細胞代謝在這一過程中的重要性,并確定了如何喚醒這些神經(jīng)干細胞并重新激活它們。生物學(xué)家成功地增加了成年甚至老年小鼠大腦中新生神經(jīng)元的數(shù)量。這些對神經(jīng)退行性疾病的治療有希望的研究結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)進展》(Science Advances)雜志上。

研究于2023年3月1日發(fā)表在《Science Advances》(最新影響因子:14.957)雜志上

干細胞具有獨特的能力,能夠不斷地自我復(fù)制并分化出具有更特殊功能的分化細胞。神經(jīng)干細胞(NSCs)在胚胎發(fā)育期間負責(zé)構(gòu)建大腦,產(chǎn)生包括神經(jīng)元在內(nèi)的所有中樞神經(jīng)系統(tǒng)細胞。

神經(jīng)發(fā)生能力隨年齡增長而下降

令人驚訝的是,神經(jīng)干細胞即使在大腦完全形成后仍然存在于特定的大腦區(qū)域并可以在一生中產(chǎn)生新的神經(jīng)元。這種生物學(xué)現(xiàn)象被稱為成人神經(jīng)發(fā)生(Adult Neurogenesis),對學(xué)習(xí)和記憶過程等特定功能很重要。然而,在成人的大腦中,這些干細胞變得更加沉默或“休眠”,降低了它們的更新和分化能力。因此,神經(jīng)發(fā)生隨著年齡的增長而顯著減少。UNIGE 科學(xué)系分子和細胞生物系名譽教授 Jean-Claude Martinou UNIL 生物學(xué)和醫(yī)學(xué)系生物醫(yī)學(xué)科學(xué)系副教授 Marlen Knobloch 的實驗室發(fā)現(xiàn)了一種使成人神經(jīng)干細胞從休眠狀態(tài)恢復(fù)活躍的代謝機制

“我們發(fā)現(xiàn)線粒體,細胞內(nèi)產(chǎn)生能量的細胞器,參與調(diào)節(jié)成人神經(jīng)干細胞的活化水平,” Francesco Petrelli 解釋道,他是 UNIL 的研究員,與 Valentina Scandella 共同撰寫了這項研究。線粒體丙酮酸轉(zhuǎn)運體(MPC)是 11 年前由 Martinou 教授的團隊發(fā)現(xiàn)的一種蛋白質(zhì)復(fù)合物,MPC 在這種調(diào)節(jié)中起著特殊的作用。它的活性影響細胞可以使用的代謝選項。通過了解區(qū)分活躍細胞和休眠細胞的代謝通路,科學(xué)家可以通過改變休眠細胞的線粒體代謝來喚醒休眠細胞。

齒狀回中新產(chǎn)生的神經(jīng)元(紅色)與細胞核(藍色)和未成熟神經(jīng)元的標記

新的視角

生物學(xué)家通過使用化學(xué)抑制劑或產(chǎn)生 Mpc1 基因突變小鼠來阻斷 MPC 活性。利用這些藥理學(xué)和遺傳學(xué)方法,科學(xué)家們能夠激活休眠的神經(jīng)干細胞,從而在成年甚至老年小鼠的大腦中生成新的神經(jīng)元!拔覀兺ㄟ^這項研究表明,代謝通路的重定向可以直接影響成人神經(jīng)干細胞的活躍狀態(tài),從而產(chǎn)生更多的新神經(jīng)元,” Knobloch 教授說,她是這項研究的共同主要作者。

“這些結(jié)果揭示了細胞代謝在神經(jīng)發(fā)生調(diào)節(jié)中的作用。從長遠來看,這些結(jié)果可能會為抑郁癥或神經(jīng)退行性疾病等疾病帶來潛在的治療方法,”該研究的合著者 Jean-Claude Martinou 總結(jié)道。

創(chuàng)立于1559年的瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)

創(chuàng)立于1537年的瑞士洛桑大學(xué)

參考文獻

Source:University of Geneva

How to generate new neurons in the brain

Reference:

Francesco Petrelli, Valentina Scandella, Sylvie Montessuit, Nicola Zamboni, Jean-Claude Martinou, Marlen Knobloch. Mitochondrial pyruvate metabolism regulates the activation of quiescent adult neural stem cells. Science Advances, 2023; 9 (9) DOI: 10.1126/sciadv.a(chǎn)dd5220

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       原文標題 : 如何在大腦中產(chǎn)生新的神經(jīng)元

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