近期神经学研究重要突破性进展

　　

生物通报道：在11月11的《神经元》（Neuron）杂志和11月18日的《自然—细胞生物学》（Nature Cell Biology）杂志的网络版上，来自美国麻省理工学院的研究人员确定出了一个对正常大脑功能至关重要的交流网络形成非常关键的蛋白质家族。

这个由Frank Gertler教授领导的研究组发现，一个特殊的蛋白质家族是指导轴突和树突形成所必须的。轴突和树突都是方便神经元间交流的细胞延伸物。 

这项研究主要对细胞外延物——神经突(轴突和树突的前体)了解神经突如何形成最终将有助于找到可刺激神经突生长的疗法。研究人员构建出首个能够用于研究这个叫做Ena/VASP蛋白家族功能的模型。 

大脑皮层中的大部分神经元都由一个单独的长轴突（将信息传递给其他细胞）和多个较短的树突（接收来自其他细胞的信息）。这些轴突和树突的相互连接是形成一个功能神经元环路的关键。 

在这项新的研究中，研究人员发现没有三种Ena/VASP蛋白的小鼠虽然能制造脑细胞，但是那些神经元却不能延伸出任何轴突或树突。已经知道Ena/VASP蛋白与轴突的导航（延伸方向的确定）有关，但是研究人员惊讶地发现它们还对神经突的形成至关重要。 

Ena/VASP蛋白定位在神经突丝（丝状伪足）的顶端。这些指令告诉细胞是否继续延伸丝状伪足或停止生长。没有Ena/VASP蛋白，神经突就不能形成，因此神经元间也不能形成连接。研究人员认为，Ena/VASP蛋白通过调节肌动蛋白丝与细胞中微管的相互作用来控制丝状伪足的生长。一个推理就是微管可能通过肌动蛋白丝来传递物质或信号给丝状伪足。

此外，近期来自各国的研究人员在神经元、大脑研究领域也取得了多项重要成果。

 

孟安明教授研究组斑马鱼神经干细胞研究新进展

 

清华大学生物科学与技术系孟安明教授的课题组对特定基因在斑马鱼神经干细胞中的功能进行了深入研究，发现sp8基因和sp8-like基因有抑制初级神经元形成的作用，而且两个基因能够协同工作。

 

Sp8属于锌指转录因子家族成员，它特异性的表达在中枢神经系统和肢芽。有文献报道斑马鱼的Sp8对于次级神经元中gata-2的不表达是必需的，暗示了sp8可能参与了次级神经元的分化。

 

研究中，课题组通过显微注射sp8和sp8-like的morpholino和RNA，选择初级神经元的标记基因进行原位杂交，并发现降低体内sp8和sp8-like表达水平导致标记基因表达升高——这意味着初级神经元形成增多，而过量表达外源相应基因的胚胎结果相反，则说明sp8和sp8-like基因在体内有抑制初级神经元形成的作用，而且这两个基因的功能是协同的。

 

为了进一步证明上述结果，研究组选择了转基因斑马鱼TG::huC(S)-GFP(M4-GM2)作为研究模型,其中GFP特异表达在背侧的初级RB神经元中。他们发现抑制sp8和sp8-like基因表达能够协同促进初级RB神经元的形成。

 

在这些结果基础上，研究人员推测sp8和sp8-like基因在体内的作用可能是抑制神经干细胞分化为初级神经元，维持其增殖的特性，并在特定的时期促进其分化为次级神经元。

 

超越经典的第二个神经元信号传递机制

 

在11月8日的《神经元》杂志上，来自美国约翰·霍普金斯的研究人员报告说，成年神经元并没有像我们推测的那样牢牢固定在某个地方。

 

由David Linden教授领导的研究组利用一种成为“双光子显微镜”的新技术观察了完整大脑中活神经元的工作。研究人员将荧光染料注射到小鼠大脑中，以“照亮”神经元亚群，然后通过一种在活小鼠的头骨中构建的“窗户”来观察这些神经元。

 

他们分析了利用延伸的纤维（轴突）给小脑发送信号的神经元，而小脑有助于协调运动和感觉信息。轴突就好像不断生长的树一样，有主干和一些小的侧枝。但是，尽管主干紧紧的与小脑中其他靶标神经元联结（成熟神经元通常被认为处于这种“静止”状态），但“侧枝”像风筝一样在风中摇摆。在几个小时的观测过程中，单个侧枝可以高动态模式拉长、缩回和变形。

 

这些侧枝还不能与临近的神经元产生常规的联系，如突触。而且，当使用一种能在轴突中产生强烈电流的药物时，侧枝的这种运动就会停止。

 

Linden表示，接下来要解决的问题就是为什么大脑需要这种活泼的、非连接性的枝条。他认为，他们可能发现了在神经发生过程中不依靠突触进行信息传递的第二个机制。能够获得活脑中突触实时运动画面的能力为研究人员提供了一种分析轴突再生的强大工具。