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變仍然知之甚少。

日內瓦大學

2023年3月1日消息

由日內瓦大學（University of Geneva，UNIGE）和洛桑大學（University of Lausanne，UNIL）的科學家領導的一個團隊發(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果發(fā)表在《科學進展》（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)育期間負責構建大腦，產(chǎn)生包括神經(jīng)元在內的所有中樞神經(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。這種生物學現(xiàn)象被稱為成人神經(jīng)發(fā)生（Adult Neurogenesis），對學習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 科學系分子和細胞生物系名譽教授 Jean－Claude Martinou 和 UNIL 生物學和醫(yī)學系生物醫(yī)學科學系副教授 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)恢復活躍的代謝機制。

“我們發(fā)現(xiàn)線粒體，細胞內產(chǎn)生能量的細胞器，參與調節(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。線粒體丙酮酸轉運體（MPC）是 11 年前由 Martinou 教授的團隊發(fā)現(xiàn)的一種蛋白質復合物，MPC 在這種調節(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

生物學家通過使用化學抑制劑或產(chǎn)生 Mpc1 基因突變小鼠來阻斷 MPC 活性。利用這些藥理學和遺傳學方法，科學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。

“這些結果揭示了細胞代謝在神經(jīng)發(fā)生調節(jié)中的作用。從長遠來看，這些結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 總結道。

創(chuàng)立于1559年的瑞士日內瓦大學

創(chuàng)立于1537年的瑞士洛桑大學

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