科学家们质疑一个关于神经系统如何修剪其分支的流行理论

作为子宫里的小胚胎，我们一开始就拥有比我们实际需要的多得多的神经元物质。在发育过程中，身体会大幅削减多余的神经细胞，即轴突，以及整个神经元。

长期以来，科学家们一直认为，决定是否剔除或保留轴突是由轴突本身协调的，而不是由它延伸出来的细胞体协调的。近年来，来自几个研究小组的诱人线索挑战了这一假设。现在，洛克菲勒大学的研究人员已经证明，细胞体积极控制轴突变性，并揭示了许多允许这种远程通信的分子细节。

在2月18日发表的一篇文章中细胞他们报告说，在发育中的胚胎中，决定轴突是活是死的指令来自细胞体，而不是轴突。“这是一个令人惊讶的发现，”资深作者、洛克菲勒大学校长、大脑发育与修复实验室卡森家族教授马克·泰西尔-拉维尼(Marc Tessier-Lavigne)说。“当轴突感知到‘求救信号’——缺乏一种叫做ngf的生长因子时，它不会自己做出退化的决定。实际上，它将信息发送到相当远的细胞体，细胞体将它的决定发回轴突。”

陷入困境的轴突

一些轴突的存活取决于周围环境中NGF的存在，这表明周围有充足的营养物质。“因为NGF存在于轴突的尖端，远离细胞体，科学家们很难想象细胞体在轴突变性中发挥了核心作用，”共同第一作者、Tessier-Lavigne实验室的博士后David Simon说。“事实上，我们的研究证实，死亡所需的所有细胞机制都存在于轴突中。然而，轴突需要来自细胞体的信息来知道何时退化。”

Tessier-Lavigne, Simon，共同第一作者Jason Pitts和他们的同事遵循了一个相当简单的程序。他们切断了小鼠神经元轴突和细胞体之间的联系。当他们去除神经生长因子来模拟通常通知神经元轴突应该退化的求救信号时，他们发现只有与细胞体保持连接的轴突才会退化。西蒙说:“当轴突与细胞体分离时，通常导致轴突退化的细胞内部过程不会启动。

仔细观察，研究人员发现，当NGF水平下降时，细胞体会激活一种基因，这种基因会制造一种名为Puma的蛋白质，这种蛋白质与细胞死亡有关，存在于细胞体中。他们怀疑，一旦Puma被激活，它就会在细胞内触发一条信息，最终指示轴突死亡。

故障安全机制

研究人员指出，细胞体协调轴突中的退化信号这一观点对神经科学家来说可能是新的，但它确实具有生物学意义。虽然轴突只检测其直接环境中的信号，但细胞体从不同方向接收有关生长条件的多种线索。例如，细胞该实验使用了传递皮肤表面疼痛的感觉神经元，神经生长因子水平会周期性波动。西蒙说:“我们的研究结果表明，轴突不会因为立即缺乏NGF而做出死亡的决定。”研究人员提出，把决定权留给细胞体，神经元就有了一个“故障保险”，可以防止不必要的退化。

这些发现对研究某些条件的研究人员具有潜在的意义轴突作者指出，过度退化。在一些神经退行性疾病中，受影响的神经元采用了一些与正常胚胎发育过程中驱动轴突修剪相同的途径。新的发现表明，其中一些疾病可能是由细胞体发出的信号问题引起的，细胞体一直错误地绿灯轴突退化．

西蒙说:“如果研究人员能找到一种方法来干扰彪马的表达或功能，这可能是非常具有神经保护作用的，并有可能保护神经元不退化。”