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熱點通路與大腦可塑性

日期:2012-09-11 08:12:40

大腦中的下丘腦負責調(diào)控行為、情緒和代謝等多個生理學(xué)方面,猶他大學(xué)的研究人員于九月十日在Developmental Cell雜志上發(fā)表文章,解析了成年期下丘腦神經(jīng)細胞形成的調(diào)控機制。他們發(fā)現(xiàn)負責細胞間網(wǎng)絡(luò)通訊的Wnt信號通路在下丘腦神經(jīng)細胞前體的產(chǎn)生和特化過程中具有重要作用。

 

下丘腦是大腦中高度復(fù)雜的區(qū)域,控制著饑餓、干渴、疲勞、體溫和睡眠等等,還聯(lián)系著中樞神經(jīng)系統(tǒng)與機體激素水平的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。近來有研究顯示,在整個成人階段下丘腦都在持續(xù)著神經(jīng)形成(新神經(jīng)細胞形成)。

 

“我們在此前的工作中發(fā)現(xiàn)斑馬魚胚胎下丘腦的神經(jīng)形成需要Wnt信號通路的激活,”文章資深作者,猶他大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)和解剖學(xué)副教授Richard Dorsky博士說。“我們還發(fā)現(xiàn),在斑馬魚的整個成年階段Wnt信號傳導(dǎo)和下丘腦神經(jīng)形成都在持續(xù)進行。我們這項研究的目標是確定Wnt信號在神經(jīng)形成中的特殊作用。”

 

Wnt信號傳導(dǎo)通路是一個蛋白網(wǎng)絡(luò),將信號從細胞表面?zhèn)鬟_到細胞核中的DNA來調(diào)控基因表達,而且眾所周知它在胚胎和成年期的細胞通訊過程中具有關(guān)鍵性作用。在這項研究中,Dorsky及其同事發(fā)現(xiàn)Wnt信號傳導(dǎo)發(fā)生在斑馬魚胚胎下丘腦增殖活躍的神經(jīng)祖細胞中。神經(jīng)祖細胞仍具有分裂潛力,并能夠分化為多種特定的細胞類型。Dorsky及其同事還發(fā)現(xiàn),在斑馬魚的整個生命周期中,下丘腦的神經(jīng)形成都一直需要Wnt信號傳導(dǎo)。

 

神經(jīng)祖細胞是由神經(jīng)干細胞形成的,保留著發(fā)育成為特定類型神經(jīng)細胞的能力。在胚胎形成后,一些神經(jīng)干細胞在大腦和脊髓中休眠直到被激活成為修復(fù)系統(tǒng)。當組織損傷或組織死亡發(fā)生時,機體中的化學(xué)物質(zhì)會激活這些神經(jīng)干細胞生成神經(jīng)祖細胞來進行組織修復(fù)。有研究顯示,在未受損的大腦中祖細胞也會生成新神經(jīng)細胞,使大腦具有一定的可塑性來應(yīng)對環(huán)境的改變。

 

“從具體功能上來說,我們還不清楚為何下丘腦神經(jīng)細胞的持續(xù)生成對于成年斑馬魚那么重要,”Dorsky說。“不過成年小鼠的下丘腦神經(jīng)形成與環(huán)境改變引發(fā)的攝食行為調(diào)節(jié)有重要關(guān)聯(lián)。

 

Dorsky及其同事發(fā)現(xiàn)Wnt信號通路在斑馬魚胚胎和成體中的作用并不相同。在斑馬魚胚胎中,需要激活Wnt信號使祖細胞增殖并形成大腦結(jié)構(gòu)。然而在發(fā)育末期包括成年階段,首先要激活Wnt信號通路促使神經(jīng)祖細胞形成神經(jīng)細胞,隨后又必須抑制該信號通路細胞才能完成分化過程。值得注意的是,研究人員在小鼠中也發(fā)現(xiàn)了類似的Wnt作用模式。

 

“與大腦其他區(qū)域相比,對下丘腦胚后神經(jīng)形成的研究相對較少,”Dorsky說。“我們的研究對這一領(lǐng)域做出了重要貢獻,我們發(fā)現(xiàn)脊椎動物下丘腦的神經(jīng)祖細胞分化受到Wnt信號通路的調(diào)控,為成年大腦的可塑性研究帶了新的啟示。”

 

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