研究揭示大腦中鮮為人知的突觸功能
點擊上方藍(lán)字立即免費關(guān)注阿爾茨海默病
一項新研究首次使用斑馬魚揭示了鮮為人知的突觸功能,該突觸將神經(jīng)元與活組織中的少突膠質(zhì)前體細(xì)胞連接起來。
俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)
1月12日消息
俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)(Oregon Health & Science University,OHSU)的最新研究首次揭示了大腦中一種鮮為人知的細(xì)胞連接的功能,這種連接可能對從多發(fā)性硬化癥到阿爾茨海默病,再到一種名為膠質(zhì)瘤的腦癌等一系列疾病具有重要的治療意義。這項研究近日發(fā)表在《自然-神經(jīng)科學(xué)》(Nature Neuroscience)雜志上。
研究于2024年1月12日發(fā)表在《Nature Neuroscience》(最新影響因子:25.0)雜志上
神經(jīng)科學(xué)家專注于連接神經(jīng)元與非神經(jīng)元細(xì)胞(稱為少突膠質(zhì)前體細(xì)胞OPCs)的連接點或突觸。OPC 可以分化為少突膠質(zhì)細(xì)胞,后者在神經(jīng)周圍產(chǎn)生稱為髓鞘的鞘。髓鞘是覆蓋每個神經(jīng)細(xì)胞軸突的保護(hù)鞘,軸突是細(xì)胞之間傳輸電信號的線狀部分。研究發(fā)現(xiàn),這些突觸在髓鞘的形成中起著關(guān)鍵作用。
“這是對活組織中的這些突觸的首次研究,”資深作者、俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué) (OHSU) 沃勒姆研究所(Vollum Institute)教授兼聯(lián)合主任 Kelly Monk 博士說,“這有助于我們了解這些細(xì)胞在正常發(fā)育過程中的基本屬性。未來,我們可能會研究它們在多發(fā)性硬化癥患者體內(nèi)的不同功能。”
Kelly Monk 教授
這些突觸的存在本身就是俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué) Vollum 研究所研究人員于 2000 年 5 月發(fā)表在《自然》(Nature)雜志上的一項具有里程碑意義的發(fā)現(xiàn)。在那之前,人們只知道大腦中的突觸在神經(jīng)元之間傳遞神經(jīng)遞質(zhì),因此神經(jīng)元與 OPC 之間突觸的發(fā)現(xiàn)令人耳目一新。
“二十年過去了,我們?nèi)匀徊恢肋@些突觸的作用,” Monk 說。
科學(xué)家們通過在斑馬魚活組織中進(jìn)行單細(xì)胞成像來解決這個問題,斑馬魚透明的身體使研究人員能夠?qū)崟r觀察其中樞神經(jīng)系統(tǒng)的內(nèi)部運作。利用成像、藥理學(xué)和基因編輯方面的強(qiáng)大新工具,研究人員能夠利用神經(jīng)元-OPC 突觸來預(yù)測髓鞘形成的時間和位置。
Monk 實驗室的博士后 Jiaxing Li 博士說,就理解這些突觸的重要性而言,這些發(fā)現(xiàn)可能只是冰山一角。
少突膠質(zhì)前體細(xì)胞約占大腦所有細(xì)胞的 5%,這意味著它們與神經(jīng)元形成的突觸可能與許多疾病有關(guān),包括癌性腫瘤的形成。
Li 指出, 之前的研究已經(jīng)表明,OPC 在一系列神經(jīng)退行性疾病中發(fā)揮作用,包括脫髓鞘疾病(如多發(fā)性硬化癥)、神經(jīng)退行性疾病(如阿爾茨海默病)甚至精神疾病(如精神分裂癥)。
Li 說,通過證明神經(jīng)元和 OPC 之間突觸的基本功能,這項研究可能會導(dǎo)致調(diào)節(jié) OPC 功能以改變疾病進(jìn)展的新方法。例如,這些突觸可能是促進(jìn)多發(fā)性硬化癥(其中髓鞘已經(jīng)降解)中髓鞘再形成的關(guān)鍵。在多發(fā)性硬化癥中,這種退化會減緩或阻斷人們視覺、運動肌肉、感覺和思考所需的電信號。
“也許有一種干預(yù)的方法,可以增加髓鞘,”他說。
Monk 說,這一發(fā)現(xiàn)可能與癌癥最直接相關(guān)。
“在膠質(zhì)瘤中,這些突觸被劫持以推動腫瘤的進(jìn)展,”她說,“在允許正常的突觸信號傳導(dǎo)的同時,有可能調(diào)節(jié)與腫瘤形成有關(guān)的突觸輸入。”
盡管這些前體細(xì)胞約占所有人腦細(xì)胞的 5%,但只有一小部分會繼續(xù)形成少突膠質(zhì)細(xì)胞。
“越來越清楚的是,除了形成少突膠質(zhì)細(xì)胞外,這些 OPCs 還有其他功能,” Monk 說,“從進(jìn)化的角度來看,如果它們什么都不做,大腦中就不可能有這么多前體細(xì)胞。”
因此,它們與神經(jīng)元的突觸連接可能在大腦中起著重要作用,值得未來的探索,她說。
創(chuàng)立于1887年的俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)
參考文獻(xiàn)
Source:Oregon Health & Science University
Study reveals function of little-understood synapse in the brain
Reference:
Li, J., Miramontes, T.G., Czopka, T. et al. Synaptic input and Ca2+ activity in zebrafish oligodendrocyte precursor cells contribute to myelin sheath formation. Nat Neurosci (2024). https://doi.org/10.1038/s41593-023-01553-8
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