PNAS:“雙面性”細胞保護分子
日期:2012-06-05 07:59:23
來自約翰霍普金斯大學的研究人員在一項動物研究中發現一種由中樞神經系統支持細胞產生的蛋白似乎在保護神經細胞免受損傷的過程中發揮了兩種反向的作用:降低這種蛋白的活性似乎可以觸發支持細胞增進它們的保護能力,提高它的活性似乎又是利用這些能力保護細胞免受損傷的關鍵環節。相關論文發布在近期的《美國科學院院刊》(PNAS)上。
約翰霍普金斯大學醫學院Solomon H. Snyder神經科學部副教授Seth Blackshaw博士解釋說研究人員長期以來懷疑中樞神經系統一種稱為膠質細胞(glia)的細胞在遭遇如頭部受擊的急性損傷或阿爾茨海默氏癥或帕金森氏癥等引起的慢性損害過程中對保護神經細胞免于死亡起著非常重要的作用。Glia是以希臘詞中的“膠水”( glue)而命名,因為數十年前科學家們就認為這些細胞發揮了被動的作用將中樞神經系統維系在一起,以一種戲劇性的方式通過改變大小和關閉某些參與日常穩定功能的基因從而對鄰近神經元遭受的攻擊做出反應。
以往對于包含神經元和膠質細胞的細胞培養物的研究表明當整個細胞群遭受攻擊時,膠質細胞似乎驅動了一種保護細胞免受隨后損傷的反應。然而Blackshaw說一直以來并不清楚當膠質細胞的改變大小和基因表達時它們到底在做什么。甚至這種反應是否實際上對保護至關重要都不確定,因為研究這種所謂神經膠質反應就必須要求處理包含神經元和其他類型細胞在內的整個組織,而這些細胞有可能自身就發揮了保護效應。
Blackshaw和同事希望能夠找到一種方法在不攻擊整個組織的條件下觸發神經膠質反應,他們于是開始尋找能夠在這一反應中發揮重要作用的蛋白。研究小組利用了米勒神經膠質細胞(Müller glia)來作為模型系統。這些膠質細胞是視網膜中最豐富的細胞類型,且極有可能像其他膠質細胞一樣在中樞神經系統中發揮作用,Blackshaw說。
研究人員最終將焦點放在了一個稱為Lhx2的蛋白上。當他們培育一種眼部膠質細胞內選擇性缺失Lhx2的突變小鼠時,這些細胞始終表現出活性狀態的物理和遺傳特征,甚至在沒有任何損傷性刺激的情況下。然而,讓研究人員感到吃驚的是,當用異常明亮的光線刺激突變動物的眼睛時,相比于接受同樣刺激的正常小鼠,突變小鼠的視網膜受到了更為嚴重的損傷。
為了了解這些反應性膠質細胞沒有產生預期保護性反應的原因,研究人員研究了在攻擊狀況下膠質細胞生成的其他促存活蛋白。Blackshaw說在突變動物中其他的蛋白質顯著地缺失,這表明Lhx2是膠質細胞生成其他保護性蛋白的必要條件。
“Lhx2似乎是膠質細胞反應的一個主要調控因子,我們在這里證實其具有兩面性,”Blackshaw說。盡管這一蛋白缺失似乎對觸發膠質細胞利用的物理和遺傳改變,促使保護性蛋白幫助神經元生存至關重要,而Lhx2的存在對于首先生成這些蛋白質也是非常重要的。在遭受攻擊后,膠質細胞內的Lhx2活性水平有可能是先下降然后再升高,研究人員在顯微鏡下觀察到的兩種初始膠質細胞反應以及由此導致的神經保護。
Blackshaw表示一旦研究人員更好地理解了這一機制,他們或許就能夠制造出能夠刺激膠質細胞分泌出更多促存活蛋白的藥物,為神經退行性疾病提供新的治療。
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