确定的脑组织再生的关键因素

导读 LMU 研究人员在斑马鱼模型中证明,两种蛋白质可防止大脑中形成疤痕,从而提高组织再生能力。虽然细胞在大多数内源性组织中定期自我更新,...

LMU 研究人员在斑马鱼模型中证明,两种蛋白质可防止大脑中形成疤痕,从而提高组织再生能力。

虽然细胞在大多数内源性组织中定期自我更新,但人脑和脊髓中的神经细胞数量保持不变。尽管神经细胞可以在成年哺乳动物的大脑中再生,正如 LMU 科学家 Magdalena Götz 教授先前所表明的那样,脑损伤患者的年轻神经元无法整合到现有的神经网络中并在大脑的两个特定区域之外存活。

这似乎是由神经胶质细胞引起的,神经胶质细胞形成大脑中的支持组织。小胶质细胞尤其会引发炎症并导致疤痕将受伤部位与健康大脑隔离开来,但从长远来看会阻止新神经元与电路的正确结合。身体如何调节这些机制以前是未知的。

现在,由 LMU 细胞生物学家 Jovica Ninkovic 教授领导的团队在《自然神经科学》杂志上证明,降低小胶质细胞的反应性对于预防慢性炎症和组织疤痕以及提高再生能力至关重要。

斑马鱼中枢神经系统损伤如何愈合

与哺乳动物相比,斑马鱼的中枢神经系统(CNS) 具有非凡的再生能力。在受伤的情况下,神经干细胞会产生长寿的神经元,以及其他反应。此外,中枢神经系统损伤仅引起斑马鱼神经胶质细胞的短暂反应,这有助于神经细胞整合到组织的损伤区域。“我们的想法是梳理出斑马鱼和哺乳动物之间的差异,以便了解人脑中哪些信号通路会抑制再生——以及我们如何进行干预,”Ninkovic 说。

科学家们故意对斑马鱼造成中枢神经系统损伤,促使小胶质细胞激活。同时,研究人员发现病灶处有脂滴和 TDP-43 凝聚物的聚集。迄今为止,TDP-43 蛋白主要与神经退行性疾病有关。

颗粒蛋白在斑马鱼模型中也发挥了重要作用。这种蛋白质有助于去除脂滴和 TDP-43 冷凝物,于是小胶质细胞从激活状态转变为静止状态。结果是伤口无疤痕的再生。相比之下,实验诱导颗粒蛋白缺乏的斑马鱼表现出与我们在哺乳动物身上看到的相似的损伤再生能力差。“因此,我们怀疑颗粒蛋白在斑马鱼的神经再生中起着重要作用,”Ninkovic 说。

从基础研究到应用

为了进一步比较人类和斑马鱼,Ninkovic 的团队调查了死于脑损伤的患者的材料。在这里,小胶质细胞激活的程度与脂滴和 TDP-43 凝聚物的积累也存在相关性。因此,人体组织中相应的信号通路与斑马鱼中的信号通路相当。

LMU 研究人员看到了“在人类中进行新型治疗应用的潜力”。下一步,他计划研究已知的低分子化合物是否适合抑制小胶质细胞激活的信号通路,从而促进神经损伤的愈合。斑马鱼模型将在这个临床前阶段再次使用。

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