如何在大脑中生成新的神经元

日内瓦大学

齿状回中新生成的神经元（红色）与细胞核（蓝色）和未成熟神经元标记（绿色）。资料来源：日内瓦大学克诺布洛赫实验室

成人大脑的某些区域含有静止或休眠的神经干细胞，它们有可能被重新激活，形成新的神经元。然而，人们对神经干细胞从静止到增殖的过渡过程仍然知之甚少。由日内瓦大学（UNIGE）和洛桑大学（UNIL）科学家领导的研究小组发现了细胞新陈代谢在这一过程中的重要性，并确定了如何唤醒这些神经干细胞并重新激活它们。

生物学家成功地增加了成年甚至老年小鼠大脑中新神经元的数量。这些成果将在《科学进展》（Science Advances）杂志上发表，有望用于治疗神经退行性疾病。

干细胞具有独特的能力，可以不断复制自身，并产生具有更多专门功能的分化细胞。神经干细胞（NSCs）负责在胚胎发育过程中构建大脑，生成中枢神经系统的所有细胞，包括神经元。

神经再生能力随年龄增长而下降

令人惊讶的是，即使在大脑完全形成之后，NSCs 仍会在某些大脑区域持续存在，并能在人的一生中制造新的神经元。这种生物现象被称为成人神经发生，对学习和记忆过程等特定功能非常重要。然而，在成人大脑中，这些干细胞会变得更加沉默或 "休眠"，并降低其更新和分化能力。

因此，神经发生会随着年龄的增长而显著减少。让-克洛德-马蒂努（Jean-Claude Martinou）和马伦-克诺布洛赫（Marlen Knobloch）实验室发现了一种新陈代谢机制，通过这种机制，成体神经干细胞可以摆脱休眠状态，变得活跃起来。

"我们发现线粒体--细胞内产生能量的细胞器--参与调节成体非小细胞干细胞的激活水平，"UNIL 研究员、本研究第一作者弗朗切斯科-佩特利（Francesco Petrelli）与瓦伦蒂娜-斯坎德拉（Valentina Scandella）解释说。线粒体丙酮酸转运体（MPC）是马丁努教授的研究小组十一年前发现的一种蛋白质复合物，在这种调节中发挥着特殊作用。它的活性影响着细胞可以使用的代谢选择。通过了解区分活跃细胞和休眠细胞的代谢途径，科学家们可以通过改变线粒体代谢唤醒休眠细胞。

新视角

生物学家通过使用化学抑制剂或制造 Mpc1 基因突变小鼠来阻止 MPC 的活性。利用这些药理学和遗传学方法，科学家们能够激活休眠的 NSCs，从而在成年甚至老年小鼠的大脑中生成新的神经元。"这项研究的共同第一作者克诺布洛赫教授总结说："通过这项工作，我们表明，新陈代谢途径的重新定向可以直接影响成年 NSCs 的活动状态，进而影响新神经元的生成数量。

"这些结果为我们揭示细胞代谢在神经发生调控中的作用提供了新的思路。从长远来看，这些结果可能会为抑郁症或神经退行性疾病等疾病带来潜在的治疗方法，"该研究的共同第一作者让-克洛德-马蒂努总结道。

(责任编辑：泉水)

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