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J. Neurosci:保持大腦干細胞供應的關鍵

日期:2014-11-06 09:27:14

 

脂肪和糖通常不被認為是健康的主食,但是最近科學家們發現,附帶有一種糖的生物脂肪,對于保持大腦的干細胞儲存,是必不可少的。

 

神經干細胞最初可以幫助大腦發育,然后使受損腦細胞重新填充到正常細胞更新,也重新填充到創傷或疾病,如頭部外傷或中風。

 

作為衰老過程的一部分,細胞數和活性會降低,但是美國喬治亞攝政大學喬治亞醫學院(MCG)的科學家們,正在研究神經干細胞通常是如何被維持的,長期目標是,不管衰老以及疾病,幫助干細胞的供應保持強勁。

 

相關研究結果發表在最近的《The Journal of Neuroscience》雜志,本文通訊作者是MCG神經學家于寬仁(Robert K. Yu),于教授介紹,他們發現,在缺乏含脂質神經節苷脂GD3的糖的小鼠中,神經干細胞自我更新能力明顯受損??茖W家們把精力集中在通常具有最大神經干細胞供應的腦區:在幾個中腦腔下方一個充滿腦脊液的區域,稱為室管膜下室,以及海馬體——學習和記憶的一個主要中心。

 

于教授說,神經干細胞膜上缺乏神經節苷脂GD3的小鼠,在整個生命過程中,在這些關鍵區域具有更小的細胞供應,并表現出失去希望的跡象,具有這樣一些行為,例如,當置于水中時不積極尋求干的地面。此外,小鼠參與嗅覺的腦區以及形成新記憶的部分海馬體的維護受損。這些變化,與衰老或疾病相關,當GD3恢復時,這些變化得以糾正。

 

本文第一作者、MCG博士后研究人員Jing Wang指出:“我們發現,在整個生命過程中,如果GD3缺失,這些神經干細胞就不能得以維持;即使在一個月大的小鼠當中,它們也大比例的減少。”事實上,通過一個月的生活,有大約60%的供應減少,6個月時——在小鼠當中已經是老年,只剩下少數神經干細胞。

 

科學家們指出,在健康的年輕小鼠中,GD3非常充足,但是它似乎隨著年齡增長而自然地減少。

 

2013年,于教授和Wang在《PNAS》發表的一項研究表明,GD3是小鼠神經干細胞中的主要神經節苷脂,在那里它與表皮生長因子受體相互作用,也被發現存在于細胞表面。GD3在生長因子信號中發揮重要的作用,反過來,又告訴神經干細胞增殖或死亡。

 

Wang說:“在正常情況下,生長因子可以使神經干細胞能夠產生更多的干細胞。這使我們更好地了解,在我們一生中,我們的神經干細胞群是如何被維持的。我們的長期目標是,利用內源性神經干細胞,修復大腦或脊髓損傷,所以我們需要學習它們是如何增殖的,如何讓它們保留在大腦里。”

 

這兩種想法都是樂觀的,有一天,操縱生長因子和含糖脂肪的水平,將使我們一生中具有更堅定的神經干細胞供應,雖然使這些物質進入大腦是一種挑戰。我們已經知道,至少在大鼠當中,鍛煉也可以有所幫助。

 

于教授說,神經干細胞能夠不斷地自我更新,至少在理論上是這樣。它們能夠維持自我的一個穩定供應,以分化為不同類型的腦細胞,這是它們最重要的性能。

 

接下來他們的研究計劃包括:檢測其他生長因子和神經節苷脂的作用。

 


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