成人大腦的某些區(qū)域含有靜止或休眠的神經(jīng)干細胞，這些神經(jīng)干細胞可能會被重新激活以形成新的神經(jīng)元。然而，人們對從靜止到擴散的過渡仍然知之甚少。由日內(nèi)瓦大學(UNIGE)和洛桑大學(UNIL)的科學家領導的一個團隊發(fā)現(xiàn)了細胞代謝在這一過程中的重要性，并確定了如何喚醒這些神經(jīng)干細胞并重新激活它們。

生物學家成功地增加了成年甚至老年小鼠大腦中新神經(jīng)元的數(shù)量。這些結(jié)果有望用于治療神經(jīng)退行性疾病，將在《科學進展》雜志上發(fā)現(xiàn)。

干細胞具有獨特的能力，可以連續(xù)產(chǎn)生自身的副本，并產(chǎn)生具有更專門功能的分化細胞。神經(jīng)干細胞(NSC)負責在胚胎發(fā)育過程中構(gòu)建大腦，產(chǎn)生中樞神經(jīng)系統(tǒng)的所有細胞，包括神經(jīng)元。

神經(jīng)發(fā)生能力隨年齡增長而降低

令人驚訝的是，即使在大腦完全形成后，NSCs仍會在某些大腦區(qū)域持續(xù)存在，并且可以在整個生命中產(chǎn)生新的神經(jīng)元。這種生物現(xiàn)象稱為成人神經(jīng)發(fā)生，對于學習和記憶過程等特定功能很重要。然而，在成人大腦中，這些干細胞變得更加沉默或“休眠”，并降低了它們的更新和分化能力。

因此，神經(jīng)發(fā)生隨著年齡的增長而顯著減少。UNIGE理學院分子和細胞生物學系名譽教授Jean-Claude Martinou和UNIL生物與醫(yī)學學院生物醫(yī)學科學系副教授Marlen Knobloch的實驗室發(fā)現(xiàn)了一種代謝機制，通過這種機制，成年NSC可以從休眠狀態(tài)中出來并變得活躍。

“我們發(fā)現(xiàn)線粒體，細胞內(nèi)產(chǎn)生能量的細胞器，參與調(diào)節(jié)成人NSC的激活水平，”UNIL研究員Francesco Petrelli解釋說，他是Valentina Scandella該研究的共同第一作者。線粒體丙酮酸轉(zhuǎn)運蛋白(MPC)是十一年前在Martinou教授的小組中發(fā)現(xiàn)的一種蛋白質(zhì)復合物，在這種調(diào)節(jié)中起著特殊的作用。它的活性影響細胞可以使用的代謝選擇。通過了解區(qū)分活性細胞和休眠細胞的代謝途徑，科學家可以通過改變線粒體代謝來喚醒休眠細胞。

新視角

生物學家通過使用化學抑制劑或產(chǎn)生Mpc1基因的突變小鼠來阻斷MPC活性。使用這些藥理學和遺傳學方法，科學家們能夠激活休眠的NSC，從而在成年甚至老年小鼠的大腦中產(chǎn)生新的神經(jīng)元。“通過這項工作，我們發(fā)現(xiàn)代謝途徑的重定向可以直接影響成人NSC的活動狀態(tài)，從而影響產(chǎn)生的新神經(jīng)元的數(shù)量，”該研究的共同主要作者Knobloch教授總結(jié)道。

“這些結(jié)果為細胞代謝在調(diào)節(jié)神經(jīng)發(fā)生中的作用提供了新的線索。從長遠來看，這些結(jié)果可能會導致抑郁癥或神經(jīng)退行性疾病等疾病的潛在治療方法，“該研究的共同主要作者Jean-Claude Martinou總結(jié)道。