发现一个“吃我”的信号,涉及突触修剪和成人大脑中新神经元的成熟
名古屋市立大学医学研究生院国立生理研究所脑科学研究所教授泽本和信(音)和名古屋市立大学医学院四年级学生黑松千hiro Kurematsu领导的研究小组,已经阐明了控制成人大脑中新神经元突触修剪的机制。
在哺乳动物的大脑,神经干细胞甚至在出生后仍然存在新的神经元生产。随着这些新神经元的成熟,它们与现有神经元形成称为突触的连接,从而形成功能性神经回路。维持适当数量的突触对于大脑的正常发育和功能至关重要,但突触数量的调节机制尚不完全清楚。小胶质细胞存在于神经细胞,在这个过程中扮演着重要的角色。小胶质细胞可以“吃掉”(吞噬)死细胞,也可以在发育过程中消化额外的突触。然而,尚不清楚大脑中的新神经元是如何形成的成年人的大脑在成熟过程中消除多余的突触。
Sawamoto的团队专注于磷脂酰丝氨酸(PS),这是一种通常存在于蛋白质中的分子细胞膜但它存在于死细胞或发育中的突触的外表面,在那里它被小胶质细胞识别。首先,研究人员使用了一个电子显微镜详细检查小胶质细胞并观察到小胶质细胞实际上吞噬了突触。接下来,他们检查了PS的定位,发现PS暴露在成年小鼠大脑突触的细胞膜外,特别是在不太活跃的突触。
“为了研究小胶质细胞PS检测是否对突触修剪和正常神经元成熟有重要意义成年人的大脑Sawamoto说:“我们需要看看当PS在成年老鼠身上被掩盖时会发生什么。”
最后,他们培育出基因改良的老鼠,在这些老鼠体内,PS体外的细胞膜被一种蛋白质掩盖,观察到小胶质细胞和突触。结果,他们发现在这些小鼠中,小胶质细胞不能正常地吃掉突触,导致多余的突触被留下。此外,这些小鼠的神经元出现了电生理异常。这些结果表明,在成年大脑中,小胶质细胞对新生神经元的突触修剪是ps依赖性的,这一机制对新生神经元的正确成熟至关重要。
最近的研究表明新的神经元也产生在人类的大脑在新生儿时期,小胶质突触修剪被认为对出生后的大脑发育很重要。
Kurematsu说:“我们希望在小鼠脑疾病模型中研究ps依赖性突触消除将导致针对人类病理状况(如自闭症)的新治疗策略的发展,在这些疾病中,已经观察到小胶质细胞和突触密度的异常。”
该研究的全部结果发表在《科学》杂志上实验医学杂志.