再生成年大脑神经元

《Cell Reports》

新的研究表明，成年人的大脑可以产生新的神经元，这些神经元可以整合到关键的运动回路中。研究结果表明，刺激大脑的自然过程可能有助于修复亨廷顿舞蹈症和其他疾病中受损的神经网络。

　　

最新研究表明，成年大脑可以产生新的神经元，并将其整合到关键的运动回路中。研究结果表明，刺激大脑的自然过程可能有助于修复亨廷顿病及其他疾病中受损的神经网络。

“我们的研究表明，我们可以鼓励大脑自身的细胞生长出新的神经元，并自然地与控制运动的回路结合。”Abdellatif Benraiss博士说道，他是这项发表在《细胞报告》杂志上的研究的高级作者。“这一发现为恢复大脑功能和减缓这些疾病的进展提供了潜在的新方法。”Benraiss是罗切斯特大学医学中心（URMC）史蒂夫·戈德曼博士（Steve Goldman）博士实验室的研究助理教授，该实验室位于转化神经医学中心。

成年大脑中神经元再生是否可能？

长期以来，人们一直认为成年大脑不能产生新的神经元。然而，现在已知大脑中存在含有祖细胞的区域，这些祖细胞能够产生新的神经元。尽管这些细胞在早期发育过程中积极产生神经元，但在出生后不久，它们会转变为产生支持细胞——胶质细胞。大脑中这些细胞聚集的一个区域是脑室区，该区域与纹状体相邻，而纹状体是亨廷顿病严重破坏的大脑区域。

成年大脑保留产生新神经元的能力，即成年神经发生，最早是在20世纪80年代由戈德曼等人在研究金丝雀的神经可塑性时描述的。像金丝雀这样的鸣禽在动物界中独特地能够在学习新歌曲时产生新的神经元。在鸣禽中的研究发现了指导祖细胞分化并产生神经元的蛋白质，其中一种是脑源性神经营养因子（BDNF）。

戈德曼实验室的进一步研究表明，当向小鼠大脑中的祖细胞输送BDNF和另一种蛋白质Noggin时，会产生新的神经元。这些细胞随后迁移到大脑附近的一个运动控制区域——纹状体，在那里它们发育成为中型棘神经元，而中型棘神经元是亨廷顿病中主要丢失的细胞。Benraiss和戈德曼还证明，相同的药物可以在灵长类动物中诱导新的中型棘神经元形成。

重建和重新连接大脑网络

新产生的中型棘神经元在多大程度上整合到大脑网络中一直不清楚。在亨廷顿病小鼠模型中进行的新研究表明，新产生的神经元与大脑中负责运动控制的复杂网络相连，取代了亨廷顿病中丢失的神经元的功能。

研究人员使用遗传标记方法标记新细胞的产生，这使他们能够随着时间的推移跟踪这些细胞并建立新的连接。“在这项研究中，我们结合了电生理学、光遗传学和小鼠行为学，证明这些细胞不仅在成年大脑中产生，而且在健康小鼠和亨廷顿病背景下都能功能性地修复运动回路。”戈德曼实验室的博士后助理、该研究的第一作者Jose Cano博士说。

这些技术使研究人员能够绘制新神经元、它们的邻居以及其他大脑区域之间的连接。利用光遗传学技术，研究人员打开和关闭新细胞，证实它们整合到了对运动控制重要的更广泛的大脑网络中。

亨廷顿病治疗的新途径

研究表明，亨廷顿病的可能治疗方法是鼓励大脑用新的功能性细胞替换丢失的细胞，并恢复大脑的通信途径。“结合成年灵长类动物大脑中这些祖细胞的持续存在，这些发现表明这种再生方法作为亨廷顿病及其他以纹状体神经元丢失为特征的疾病的治疗策略的潜力。”Benraiss说。

作者建议这种方法也可以与其他细胞替代疗法结合使用。戈德曼实验室的研究表明，一种名为星形胶质细胞的胶质细胞在亨廷顿病中也起着重要作用。这些细胞在疾病中不能正常发挥作用，并导致神经元功能受损。研究人员发现，在亨廷顿病小鼠模型中，用健康的胶质细胞替换患病的胶质细胞可以减缓疾病进展。这些胶质替代疗法目前正处于临床前开发阶段。

其他共同作者包括URMC的Cathryn Mangiamele和Maiken Nedergaard。戈德曼和Nedergaard也在哥本哈根大学担任职务。该研究得到了CNS2公司、亨廷顿病高尔夫经典赛和遗传病基金会的资金支持。