Cell•Stem Cell:研究人员揭示成年神经干细胞发育的新调控机制

人们曾经普遍认为哺乳动物的大脑在发育完全后就不再产生新的神经元。通过近几十年的不断研究,研究人员证实成年哺乳动物的大脑在特定脑区仍然存在神经干细胞,这些神经干细胞能在一定情况下发育成新生神经元,而这一过程则被称为成年神经新生。这些成年新生神经元会在哺乳动物的一生中持续产生,并且被认为与学习记忆、情绪调节等诸多高级认知功能有着密切的联系。成年神经新生的异常,也在各种神经精神类疾病的发病机制中被报道,如精神分裂症、抑郁症、老年痴呆等。因此成年神经新生的相关调控机制研究也成为近年来生命医学研究中的重要领域。

近日,来自上海交通大学脑科学与技术研究中心李卫东实验室与美国北卡罗来纳大学教堂山分校助理教授Juan Song实验室合作开展了关于长程神经网络调控海马神经干细胞与神经新生的研究,发现在小鼠海马齿状回区(dentate gyrus,DG)存在一类表达小清蛋白(parvalbumin,PV)的中间神经元,它们能够通过自身释放的GABA神经递质调控神经干细胞的静息状态,并且影响神经前体细胞的存活与发育。

在该研究中,研究人员着眼于可能参与调控DG区PV中间神经元的远程神经网络,通过单突触跨膜伪狂犬病毒逆向示踪技术发现了这一来自内侧隔核(medial septum,MS)的GABA投射通路。利用先进的光遗传学与化学遗传学手段,特异激活或抑制这一投射通路的活性,研究人员发现GABA可以有效地双向调控DG区神经干细胞的静息活动。通过一系列精心设计的在体、离体生物实验,研究人员从功能性上证实此调控由DG-PV神经元所介导。有趣的是,这些PV神经元具有能够被抑制性GABA递质去极化的特殊性质,由此串联起了整个长程投射与神经干细胞之间的联系。整个GABA神经环路对DG区神经干细胞起到了保护作用,使其能够维持在静息状态,而不会过度分化。当研究人员特异破坏这一长程投射通路时,神经干细胞开始大量分化并耗竭,新生神经元的树突形态也变得异常,整个神经网络的活动也受到了影响。

该研究首次在远程神经网络水平上对海马区成年神经干细胞以及神经新生的调控机制做出了深入的阐述,为未来神经精神疾病的治疗提供了新的靶点与思路。

来源:中国干细胞集团

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