Science重要发现：炎症促进再生

　　

生物通报道  发表在最新一期（11月8日）《科学》（Science）杂志上的一篇报告揭示斑马鱼具有非凡的大脑修复能力秘密在于炎症。斑马鱼大脑的神经干细胞表达了一种炎症信号分子的受体，促使细胞增殖并发育成新神经。

约翰霍普金斯大学神经病学和神经科学教授明国丽（Guo-Li Ming，未参与该研究）说：“这是一篇非常有趣的论文。众所周知斑马鱼具有这种自我修复能力。本论文为我们提供了一种机制。”

像许多其他的脊椎动物一样，斑马鱼能够再生各种身体组织，包括大脑。德国德累斯顿工业大学发育遗传学教授Michael Brand说：“事实上，哺乳动物似乎丧失了这种能力——它们是一种例外。鉴于神经再生对于脑损伤或脊髓损伤患者的治疗潜力，我们想弄清楚是否能够用某种方法让这一潜能在人类中重起作用。”

去年，Brand和他的研究小组发现在斑马鱼的大脑再生过程中放射状神经胶质干细胞负责生成了新神经元。但他们不知道是什么促使这些细胞迅速行动的。炎症似乎是一个很好的侯选子，Brand解释说因为它引起了对损伤的速发反应（immediate response）。

Brand和他的同事们将一种来自酵母的免疫原性因子Zymosan A导入斑马鱼大脑在无损伤的情况下诱导炎症。他们发现就像大脑损伤时一样，Zymosan A诱导了显著的神经胶质小增殖以及新神经细胞生长。在免疫反应受到抑制的斑马鱼中，大脑损伤没有诱导再生，进一步表明了炎症的作用。

接下来，研究小组寻查了在损伤和无损伤大脑放射性胶质细胞中差异表达的基因。他们发现了一些候选子，“其中一个特别引起了我们的注意，”Brand说。它就是细胞表面蛋白半胱氨酰白三烯受体1（cysteinyl leukotriene receptor 1，Cystlr1），它与白细胞生成的信号分子白三烯（leukotriene）结合。“在以往的研究中我们发现在损伤大脑中一个早期反应就是白细胞大量涌向损伤位点。因此白三烯受体似乎是进行进一步调查的一个明智的选择，”Brand解释说。

果然，在斑马鱼中阻断Cystlr1的活性降低了它们大脑的再生潜能。此外，仅将白三烯分子导入斑马鱼就可以恢复神经胶质细胞增殖，并在脑损伤或Zymosan A处理后见到神经发生。

Brand 说：“以往并不知道这种受体在成体神经干细胞上表达。它通常被认为是一种免疫介质……因此我们所发现的实质上是这一信号通路的一个新作用。”Brand和同事们现在计划研究一下在哺乳动物大脑中是否存在这一白三烯信号，如果有，有何不同。

斑马鱼和哺乳动物之间的炎症效应自身有着很大的差异。首先，明国丽表示哺乳动物大脑中的炎症抑制了再生因为它会诱导神经胶质细胞形成一种瘢痕，而非新神经。此外，俄亥俄州立大学的神经科学家Phillip Popovich（未参与该研究）说损伤或Zymosan A诱导的炎症几天之内在斑马鱼大脑中消失，没有哺乳动物大脑中持续时间那么长，达到数周甚至是几个月。

尽管存在不同，新研究结果为相互比较提供了一个起点。Popovich说：“斑马鱼模型提供了一个独特的机会鉴别关键的分子信号通路以及与组织损伤相关生物活性复合物，这些复合物是促进再生的必要条件，然而在哺乳动物中缺失或发生了功能失调。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Acute Inflammation Initiates the Regenerative Response in the Adult Zebrafish Brain

The zebrafish regenerates its brain after injury and hence is a useful model organism to study the mechanisms enabling regenerative neurogenesis, which is poorly manifested in mammals. Yet, the signaling mechanisms initiating such a regenerative response in fish are unknown. Using cerebroventricular microinjection of immunogenic particles and immunosuppression assays, we show that inflammation is required and sufficient for enhancing the proliferation of neural progenitors and subsequent neurogenesis by activating injury-induced molecular programs that can be observed after traumatic brain injury. We also identified the cysteinyl leukotriene signaling as an essential component of inflammation on the regenerative process of the adult zebrafish brain. Thus, our results demonstrate that in zebrafish—in contrast to mammals—inflammation is a positive regulator of neuronal regeneration in the central nervous system.