研究人员通过神经胶质细胞前体发现了锥体神经

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  研究人员通过神经胶质细胞前体发现了锥体神经元的产生

  2010年9月10日

  在一项意料之外的研究中,加州大学戴维斯分校医学院的研究人员发现,在成年早期,大脑产生新的兴奋性神经元,并且这些神经元来自处理气味的大脑区域中的非神经元支持细胞。在小鼠中进行的研究首次证明成熟脑干中的锥体神经元是由神经胶质细胞的前体 - 非神经元支持细胞 - 产生的,并且这些新神经元可能能够将信息传递到大脑的广泛区域。加州大学戴维斯分校医学院神经病学和儿科学教授,该研究的作者David Pleasure表示。“金字塔神经元是由成人梨状皮质中的少突神经胶质祖细胞产生的”,本周在线发表在期刊上。 “我们过去认为少突神经胶质祖细胞的唯一命运是成为形成髓鞘的少突神经胶质细胞,”Pleasure说。 “后来证明它们也可以产生其他种类的神经胶质细胞。我们现在已经证明,这些广泛分布在大脑中并且在整个生命中持续存在的少突神经胶质祖细胞也产生一组大的大脑皮层神经元。因此,少突神经胶质祖细胞确实是多能的。“研究人员发现神经胶质细胞的前体,称为表达蛋白质脂质的启动子的NG2祖细胞(PPEPs,发音为Pee-peps),产生谷氨酸能锥体神经元,这是一种重要的脑细胞类型。发送远程兴奋信号。 PPEP属于称为少突神经胶质祖细胞(OPCs)的一类神经胶质前体细胞。这些细胞最近才被发现,它们为干细胞再生医学带来了巨大的希望。它们是哺乳动物大脑和脊髓中增殖最多的细胞群,它们可以替代或修复受损细胞。“这项研究非常明确地表明PPEP产生新的神经元,这些新神经元具有所有形态和结构特征,表明它们在功能上集成到现有电路中,“研究的主要作者,加州大学戴维斯分校医学院神经病学系的博士后研究员郭正正说。在过去的二十年中,我们知道有两个小区域继续产生新生神经元,“研究报告的共同作者,加州大学戴维斯分校医学院学生,神经科学博士候选人乔伊斯马。”这些已知地区的新神经元是调节现有电路或继电器的小型中间神经元或小颗粒神经元。与这些神经元不同,新的锥体神经元可能是处理和整合嗅觉记忆的主要参与者。“该研究确定了大脑中通常与神经发生不相关的新锥体神经元,梨状皮质。梨状皮质不仅接受嗅觉信息,还接收来自大脑区域的参与情绪调节和记忆形成的输入。由于其特权进入不同大脑区域的原因,梨状皮层能够将气味表征与其他类型的信息联系起来,这些信息对于广泛的行为很重要。在动物和人类中,梨状皮质的激活与气味记忆和气味的情感特性有关。在啮齿类动物中,该区域的活动与性行为有关。较早的研究发现,神经细胞的前体可以在两个成熟的大脑区域产生神经元:海马区的脑室下区和亚颗粒区,这是一种对记忆形成至关重要的结构。 。这些地区的新神经元只能影响大脑局部区域内的神经元活动,而不是发出深远的信号,Pleasure说,他也是Shriners Hospitals for Children - Northern California和UC主任的研究主任。 Davis-Shriners儿科再生治疗研究所。目前的研究遵循2009年发表的研究结果,即未成熟小鼠脑中的PPEPs在多个区域产生神经元,包括海马和梨状皮质,并且这些神经元存活到成年期。

   他们还发现PPEPs在未成熟的大脑中产生了GABA能中间神经元。在这项研究之前,科学家们认为,一般类别的神经胶质前体细胞,称为少突神经胶质祖细胞(OPCs),只能产生神经胶质细胞,从而产生包裹神经元投射的绝缘片,确保快速可靠的信号传递。相反,他们的结果显示这些细胞在脑和脊髓中产生所有三种主要细胞类型。相关故事研究人员设计抗体样T细胞受体来对抗致命病毒突破性研究强调了肌营养不良细胞疗法的前景UVA科学家发现可能的解释对于阿尔茨海默氏症中的神秘细胞死亡,帕金森氏症“在我们之前的研究中,OPCs是否可以形成新的神经元”并不清楚。快乐说。研究人员专注于当前研究中的梨状皮层,因为它被发现是一个“热点”。对于早期研究中的PPEPs。该研究使用遗传命运绘图技术进行,以跟踪转基因小鼠年轻成年大脑中OPCs的谱系或细胞命运。注射药物他莫昔芬后,这些细胞及其后代会发出荧光黄色。科学家随后从梨状皮质中提取组织样本,并在不同时间点使用共聚焦显微镜分析数据,持续6个月。他们的初步结果导致了当前的研究结果,表明神经元可能来源于OPCs。研究小组发现,几乎所有PPEPs都表达了高水平的称为Sox2的神经元祖细胞标记物,而表达低水平未成熟神经元标记物的细胞也表达了OPCs的标记物。此外,研究作者发现PPEPs表达谷氨酸能神经元前体的标志物,谷氨酸能神经元是在整个大脑中传递兴奋性信号的神经元。令他们惊讶的是,作者发现年轻成年小鼠的PPEPs会产生大的,兴奋性的锥体神经元。“我们并不期望PPEP会在生命晚期产生信号神经元,”Ma说.17天后,OPCs开始显示梨状皮质中成熟神经元的标记物。此外,来自OPCs的细胞显示出神经元的特征性特征,这种分支称为树突和轴突。并且在他莫昔芬处理后1至5个月内树突的大小持续增加。这些细胞由于其独特的形状和大小,以及它们特有的表面蛋白和内部表达的酶而成为谷氨酸能锥体神经元。神经元起源于梨状皮质内的PPEP而不是脑室下区的神经干细胞,这是神经发生的另一个热点。研究人员未检测到脑室下区神经干细胞中OPCs的荧光标记物结果表明,PPEPs在青年时期继续产生成熟的神经元。在实验期间,OPC衍生神经元的数量逐渐增加20倍。六个月后,大约6%的OPCs成为成熟的神经元,并集中在梨状皮质层,接收来自负责区分气味的脑结构的输入信号。作者估计OPCs每天在梨状皮质中产生大约10个新神经元。几个证据表明新细胞已经整合到现有的神经元网络中。神经元存活长达300天,它们的分支被发现在标记神经元之间连接的蛋白质旁边。他们还表达了表征在电路中起作用的神经元的基因。“该研究开辟了许多问题,”快乐说。 "接下来的一个大问题是,“什么是这些神经元在做什么?”"因为梨状皮质接收嗅觉输入,并与海马相互作用,作者推测,神经元造成新的气味记忆的形成,特别是那些与情感意义。研究人员目前正在记录细胞的电活动,以阐明它们在年轻成人大脑中的功能作用。他们也正在调查其他类的OPC是否形成在成人寿命的后期阶段新的神经细胞和基因修饰的OPC,以确定因素分化的重要。此外,他们还计划测试的神经损伤和疾病的动物模型,如多发性硬化症和帕金森“S和老年痴呆症”的OPC小号diseases.Source再生潜能:加州大学 - 戴维斯 - 卫生系统