即使营养不良，神经元也能茁壮成长
当动物、昆虫或人类胚胎在营养不良的环境中生长时，它们发育中的神经系统会首先获得任何可用的营养物质，从而产生新的神经元。
在这个过程中，称为器官保留，资源优先委托给神经系统以牺牲不那么重要的器官或组织为代价。
现在新的研究表明，发育中的神经系统甚至在单个神经元的水平上也表现出这种偏好生长。在一篇发表于eLife6月22日，康奈尔大学的一组研究人员发现:“果蝇体感神经元中FoxO的低表达可以在营养限制下保护树突生长。分子机制这有助于在逐个细胞的基础上促进器官的保留。
“我们发现的现象与大脑的保留现象相似，但有非常重要的区别，”高级作者、农业与生命科学学院分子生物学和遗传学系南希M.和塞缪尔C.弗莱明副教授、威尔细胞和分子生物学研究所的Chun Han说。“神经元在单个神经元的生长水平上受到保护，通过延伸分支，它们变得越来越大。”
这些分支被称为树突。它们形成了一个复杂的手臂系统，从神经元的细胞体延伸出来，它们可以接受来自外部环境的刺激。
Han和他的团队想要研究营养缺乏是如何影响单个神经元的树突生长的，然后研究细胞身体做出了什么牺牲，以便包括大脑在内的重要器官继续发育。
他们将果蝇幼虫分成两组，分别接受高酵母饮食和低酵母饮食，模拟营养丰富和营养贫乏的环境。然后，他们观察了神经细胞与体壁上邻近皮肤细胞的发育情况。他们每24小时使用共聚焦显微镜监测一次进程，这种共聚焦显微镜使用激光点亮标记单个细胞的荧光标记。
“我们有非常漂亮的标记，专门标记这些神经元群体，”Han说。“每个神经元对我们来说都很清楚，直到每个分支。”
研究人员观察到，在低酵母菌环境中，神经元的生长速度比皮肤细胞快得多。当对营养的竞争较少时，皮肤细胞生长得更快。Han和他的团队了解到这种差异是由于一种叫做foxo的关键基因——细胞应激反应的重要调节因子。
“FoxO基因在身体的大部分细胞中都有表达，”韩说。“当细胞面临营养不足时，FoxO会对系统施加压力，减缓细胞生长。”
FoxO的特别有趣之处在于，仅仅因为大多数细胞都拥有它，并不意味着它们都在同一时间或在相同的条件下使用它。Han的研究小组发现，即使在营养不良期间，果蝇神经元也很少表达FoxO，而表皮细胞表达的FoxO水平要高得多。
当可获得的营养物质较少时，FoxO会在表皮细胞中引发一种称为自噬的反应，它会告诉细胞通过消耗自己来自我毁灭。然而，FoxO在神经元中有限的表达保留了个体神经细胞以及树突的生长。
虽然人类拥有比果蝇更复杂的系统，但韩寒说，这项研究有助于为在人类身上研究类似现象铺平道路。
“我们的研究揭示了营养缺乏下神经系统的另一层保留，并发现了一种新的机制神经元受到保护。”汉说。“这些发现可能有助于开发更好的方法来治疗早期发育期间营养不良引起的问题。
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