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研究揭示大腦中鮮為人知的突觸功能

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一項新研究首次使用斑馬魚揭示了鮮為人知的突觸功能,該突觸將神經元與活組織中的少突膠質前體細胞連接起來。

俄勒岡健康與科學大學

1月12日消息

俄勒岡健康與科學大學(Oregon Health & Science University,OHSU)的最新研究首次揭示了大腦中一種鮮為人知的細胞連接的功能,這種連接可能對從多發(fā)性硬化癥到阿爾茨海默病,再到一種名為膠質瘤的腦癌等一系列疾病具有重要的治療意義。這項研究近日發(fā)表在《自然-神經科學》(Nature Neuroscience)雜志上。

研究于2024年1月12日發(fā)表在《Nature Neuroscience》(最新影響因子:25.0)雜志上

神經科學家專注于連接神經元與非神經元細胞(稱為少突膠質前體細胞OPCs)的連接點或突觸。OPC 可以分化為少突膠質細胞,后者在神經周圍產生稱為髓鞘的鞘。髓鞘是覆蓋每個神經細胞軸突的保護鞘,軸突是細胞之間傳輸電信號的線狀部分。研究發(fā)現(xiàn),這些突觸在髓鞘的形成中起著關鍵作用。

“這是對活組織中的這些突觸的首次研究,”資深作者、俄勒岡健康與科學大學 (OHSU) 沃勒姆研究所(Vollum Institute)教授兼聯(lián)合主任 Kelly Monk 博士說,“這有助于我們了解這些細胞在正常發(fā)育過程中的基本屬性。未來,我們可能會研究它們在多發(fā)性硬化癥患者體內的不同功能。”

Kelly Monk 教授

這些突觸的存在本身就是俄勒岡健康與科學大學 Vollum 研究所研究人員于 2000 年 5 月發(fā)表在《自然》(Nature)雜志上的一項具有里程碑意義的發(fā)現(xiàn)。在那之前,人們只知道大腦中的突觸在神經元之間傳遞神經遞質,因此神經元與 OPC 之間突觸的發(fā)現(xiàn)令人耳目一新。

二十年過去了,我們仍然不知道這些突觸的作用,” Monk 說。

科學家們通過在斑馬魚活組織中進行單細胞成像來解決這個問題,斑馬魚透明的身體使研究人員能夠實時觀察其中樞神經系統(tǒng)的內部運作。利用成像、藥理學和基因編輯方面的強大新工具,研究人員能夠利用神經元-OPC 突觸來預測髓鞘形成的時間和位置。

Monk 實驗室的博士后 Jiaxing Li 博士說,就理解這些突觸的重要性而言,這些發(fā)現(xiàn)可能只是冰山一角。

少突膠質前體細胞約占大腦所有細胞的 5%,這意味著它們與神經元形成的突觸可能與許多疾病有關,包括癌性腫瘤的形成。

Li 指出, 之前的研究已經表明,OPC 在一系列神經退行性疾病中發(fā)揮作用,包括脫髓鞘疾病(如多發(fā)性硬化癥)、神經退行性疾病(如阿爾茨海默病)甚至精神疾病(如精神分裂癥)。

Li 說,通過證明神經元和 OPC 之間突觸的基本功能,這項研究可能會導致調節(jié) OPC 功能以改變疾病進展的新方法。例如,這些突觸可能是促進多發(fā)性硬化癥(其中髓鞘已經降解)中髓鞘再形成的關鍵。在多發(fā)性硬化癥中,這種退化會減緩或阻斷人們視覺、運動肌肉、感覺和思考所需的電信號。

也許有一種干預的方法,可以增加髓鞘,”他說。

Monk 說,這一發(fā)現(xiàn)可能與癌癥最直接相關。

在膠質瘤中,這些突觸被劫持以推動腫瘤的進展,”她說,“在允許正常的突觸信號傳導的同時,有可能調節(jié)與腫瘤形成有關的突觸輸入。”

盡管這些前體細胞約占所有人腦細胞的 5%,但只有一小部分會繼續(xù)形成少突膠質細胞。

“越來越清楚的是,除了形成少突膠質細胞外,這些 OPCs 還有其他功能,” Monk 說,“從進化的角度來看,如果它們什么都不做,大腦中就不可能有這么多前體細胞。”

因此,它們與神經元的突觸連接可能在大腦中起著重要作用,值得未來的探索,她說。

創(chuàng)立于1887年的俄勒岡健康與科學大學

參考文獻

Source:Oregon Health & Science University

Study reveals function of little-understood synapse in the brain

Reference:

Li, J., Miramontes, T.G., Czopka, T. et al. Synaptic input and Ca2+ activity in zebrafish oligodendrocyte precursor cells contribute to myelin sheath formation. Nat Neurosci (2024). https://doi.org/10.1038/s41593-023-01553-8

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       原文標題 : 研究揭示大腦中鮮為人知的突觸功能

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