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

日內(nèi)瓦大學(xué)

2023年3月1日消息

由日內(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(gè)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞代謝在這一過(guò)程中的重要性，并確定了如何喚醒這些神經(jīng)干細(xì)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(duì)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(jìn)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(xì)胞具有獨(dú)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(xì)胞。神經(jīng)干細(xì)胞（NSCs）在胚胎發(fā)育期間負(fù)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(xì)胞。

神經(jīng)發(fā)生能力隨年齡增長(zhǎng)而下降

令人驚訝的是，神經(jīng)干細(xì)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(duì)學(xué)習(xí)和記憶過(guò)程等特定功能很重要。然而，在成人的大腦中，這些干細(xì)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(zhǎng)而顯著減少。UNIGE 科學(xué)系分子和細(xì)胞生物系名譽(yù)教授 Jean－Claude Martinou 和 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(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了一種使成人神經(jīng)干細(xì)胞從休眠狀態(tài)恢復(fù)活躍的代謝機(jī)制。

“我們發(fā)現(xiàn)線粒體，細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生能量的細(xì)胞器，參與調(diào)節(jié)成人神經(jīng)干細(xì)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(xiě)了這項(xiàng)研究。線粒體丙酮酸轉(zhuǎn)運(yùn)體（MPC）是 11 年前由 Martinou 教授的團(tuán)隊(duì)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(xì)胞可以使用的代謝選項(xiàng)。通過(guò)了解區(qū)分活躍細(xì)胞和休眠細(xì)胞的代謝通路，科學(xué)家可以通過(guò)改變休眠細(xì)胞的線粒體代謝來(lái)喚醒休眠細(xì)胞。

齒狀回中新產(chǎn)生的神經(jīng)元（紅色）與細(xì)胞核（藍(lán)色）和未成熟神經(jīng)元的標(biāo)記

新的視角

生物學(xué)家通過(guò)使用化學(xué)抑制劑或產(chǎn)生 Mpc1 基因突變小鼠來(lái)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(xì)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^(guò)這項(xiàng)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(xì)胞的活躍狀態(tài)，從而產(chǎn)生更多的新神經(jīng)元，” Knobloch 教授說(shuō)，她是這項(xiàng)研究的共同主要作者。

“這些結(jié)果揭示了細(xì)胞代謝在神經(jīng)發(fā)生調(diào)節(jié)中的作用。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這些結(jié)果可能會(huì)為抑郁癥或神經(jīng)退行性疾病等疾病帶來(lái)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(xiàn)

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(biāo)題 : 如何在大腦中產(chǎn)生新的神經(jīng)元