《自然·神经科学》:神经干细胞通过分泌VEGF调控小胶质细胞,揭示脑修复新机制
时间:2012-10-25 15:44 来源:Nature Neuroscience 作者:Nature Neuroscience 点击:次
科学家们发现,大脑中的神经前体细胞(NPC)能够分泌血管内皮生长因子(VEGF),从而促进小胶质细胞的增殖和活化。小胶质细胞作为大脑的常驻免疫细胞,对维持神经健康至关重要。这一发现拓展了我们对神经干细胞及其移植治疗作用的认识,为神经退行性疾病的治疗提供了新思路。 神经前体细胞能够再生因神经退行性疾病或创伤而受损的大脑组织。斯坦福大学医学院的科学家们揭示了神经前体细胞抵御脑部损伤的一条新途径,其重要性此前未被充分认识。相关研究于10月21日发表在《自然·神经科学》杂志上。 “将神经干细胞移植到实验动物的大脑中,可以加速中风或神经退行性疾病后的脑部恢复,”斯坦福大学医学院神经学与神经科学教授Tony Wyss-Coray博士说,“但这一技术的作用机制尚不完全清楚。” 哺乳动物大脑中的神经干细胞通常处于静息状态,仅在特定区域(如海马齿状回和侧脑室室下区)进行有限的增殖。真正的神经干细胞数量稀少,而更常见的是其直系后代——神经前体细胞(NPC)。快速分裂的NPC能够分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞等多种脑细胞。当NPC增殖受到辐射或药物抑制时,会导致记忆缺陷(即“化疗脑”)。目前,研究人员正在探索通过移植神经干细胞来增强阿尔茨海默病患者的记忆功能。 小胶质细胞是大脑中的免疫细胞,与大多数终末分化的脑细胞不同,它们在成年期仍能增殖,尤其是在应对脑损伤时。小胶质细胞能够迁移至损伤部位,分泌多种细胞因子和趋化因子,吞噬微生物入侵者或死亡神经元。在正常生理状态下,小胶质细胞呈分枝状,通过突起不断扫描周围环境;当检测到损伤或感染信号时,它们迅速转变为阿米巴样激活状态,增殖并上调溶酶体活性,以清除病原体和细胞碎片。 除了免疫监视和吞噬功能,小胶质细胞还参与突触修剪和神经营养因子的分泌。然而,小胶质细胞的异常活化也与多种神经退行性疾病相关,例如在帕金森病中过度清除健康神经元,或在阿尔茨海默病中未能有效清除β-淀粉样蛋白沉积。 Wyss-Coray及其同事通过一系列实验发现,NPC分泌的因子能够激活小胶质细胞。他们观察到,在哺乳动物大脑中NPC形成新神经元的两个区域(海马齿状回和侧脑室室下区),小胶质细胞的数量和活性均显著高于其他区域。将小鼠小胶质细胞与NPC共培养两天后,小胶质细胞的增殖增加,并上调了多种信号分子的表达,溶酶体数量也增多。“小胶质细胞正准备行动,”Wyss-Coray说。 为了验证体内效应,研究人员将NPC注射到小鼠大脑中原本不含NPC的区域(如纹状体),并在对侧半球注射对照溶液。结果显示,注射NPC侧的小胶质细胞增殖和活化程度显著高于对照侧,表现为更多阿米巴样激活态小胶质细胞。使用去除NPC的条件培养基进行实验,也观察到类似结果,表明NPC分泌的可溶性因子足以诱导小胶质细胞的变化。 进一步分析发现,NPC分泌的血管内皮生长因子(VEGF)水平显著高于其他类型细胞。VEGF是一种促进血管生成的神经营养因子,对神经元具有保护作用。由于肿瘤生长依赖新生血管,抗VEGF药物(如贝伐珠单抗)常用于癌症治疗。研究人员将VEGF直接注射到小鼠大脑右半球,左半球注射对照溶液,结果与NPC移植实验一致:VEGF注射侧的小胶质细胞增殖和活化增加。而使用去除VEGF的NPC条件培养基进行实验,则观察到相反的效果,即小胶质细胞活性降低。 “我们证实,NPC产生的VEGF对小胶质细胞行为有重要影响,”Wyss-Coray说,“这一发现非常重要,因为在所有神经退行性疾病中都涉及小胶质细胞的失调。”该研究为通过调控小胶质细胞功能来治疗神经退行性疾病提供了新的潜在靶点,例如通过移植基因工程改造的NPC或局部递送VEGF来重编程失控的小胶质细胞。 (责任编辑:泉水) |