揭开神经末梢定向生长的秘密

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生物通报道：Johns Hopkins的研究人员报道说，一旦一个生长着的神经细胞“尝到”了一个特定的蛋白质，它就会失去对其它蛋白的“食欲”，跟随这种蛋白到达最终的目的地。这个在小鼠中获得的研究结果发表在7月23日出版的Cell上，将有助于解释神经细胞如何与它们的目标连接并且一旦到达目的地就停止生长——这是一个在小鼠和人类正常发育中都非常重要的过程。

产前发育过程中，一个神经细胞与它相应的目标相连接，部分是通过遵从生长途中获取的蛋白信号来实现。如果这些信号不正确或没有找到，那么这个生长着的神经细胞就会连接到错误的器官或者根本就无法连接。

在小鼠实验中，Hopkins的研究人员发现一种在中途产生的神经营养因子NT-3（neurotrophin-3），和在目标器官中表达的神经生长因子NGF，都能吸引一种特定类型的神经细胞正在生长的末梢。但是，Hopkins研究组发现NGF的吸引力更强，能让神经细胞末梢离开中间点并朝着NGF的方向，也就是目标器官的方向生长，直到目的地。

“发育过程中神经细胞以这种方式找到它的目标，似乎有点难以置信。但是我们现在对这个过程如何发生有了新的一些了解，”神经学系副教授David Ginty博士说。“我们已经发现一些神经细胞的生长是受目标给出的‘提示’来控制的，这种‘提示’事实上是一些能使神经细胞发生化学变化并诱导神经离开中间目标、到达最终目的地的蛋白质。”

研究人员早就知道哺乳动物通常产生的神经细胞比发育所需的数量要多，那些不能成功连接的细胞会死亡。神经细胞的旅途很长，沿途受到一些中间位点所吸引。但是研究人员还不能确切地知晓神经末梢是如何不断前进的。

利用缺失NT-3或NGF的小鼠，研究人员对神经与部分内脏的连接进行了研究，包括心脏、小肠、唾液腺和脂肪储存。结果表明在缺失NT-3的小鼠中，神经无法沿中间目标的方向生长。相反，缺失NGF小鼠的神经则是停留在中间位点上并且不能生长到最终目标。研究人员说，由此可知神经需要首先捕捉到NT-3，然后是NGF，这样才能正确连接它的目标。

为了弄清神经末梢在有NT-3存在的条件下为什么会偏爱NGF，研究人员将遗传突变小鼠的神经生长与正常小鼠的神经生长进行了对比。通过一系列实验，研究人员发现神经细胞感受到NT-3后会跟随它生长到中间位点，生长着的神经末梢能检测并“摄入”少量来自最终目标的NGF。

然而，这种“偏爱”的关键是紧接着发生的“事件”——NGF被运送到神经细胞的指挥中心，在那里它能促使产生另一种蛋白质——p75，p75回到神经的生长锥并抑制NT-3的活性。这时，神经生长锥对NT-3的敏感性降低，它能穿过数量不断增加的NGF，不断向着产生NGF的器官前进。一旦到达那里，它就会停下来。

“我们惊喜地发现这个神经末梢的最终目的地表达一种能实质上改变神经细胞定向生长过程的蛋白质，而这种蛋白能抑制其它生长蛋白的竞争’，”Ginty说。“我们猜测其它神经细胞也可能以这种相同的方式、受到一系列不同蛋白的操纵。我们将会进一步进行这些研究。”（YangShujuan）