清华赵虎成研究组Sci Rep:细胞外基质的重要影响

【字体: 时间:2014年09月02日 来源:生物通

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  日前,科学家们在体外培养的海马体神经元网络中,分析了基质硬度对钙离子信号、突触连接和信息传递的重要影响,相关论文发表在八月二十八日的Scientific Reports杂志上。这篇文章的通讯作者是清华大学生物力学与医学工程研究所的赵虎成副教授和Leeds大学的Lin-Hua Jiang。

  

生物通报道:众所周知,所有类型的细胞都能检测和应答细胞内外的化学信号。近年来的研究表明,包括神经元在内的许多细胞还能感知微环境中的机械线索,比如细胞外基质或细胞支持性基质的硬度。

基质的机械性能会对神经元的生长、分化、延伸和分支产生深远的影响。举例来说,当基质硬度与脑组织类似时,会促进神经元的生长(而不是神经胶质)。此外,支持性基质的物理性质,也会显著影响神经元的重要行为。

从人类疾病方面看,大脑损伤或神经退行性疾病会改变脑组织的局部或整体硬度。大脑损伤后形成的胶质瘢痕结构会增加局部脑组织的硬度,而阿尔茨海默症和多发性硬化症患者的脑部组织硬度降低。

人们逐渐认识到,机械性质是神经组织工程中的一个重要因素,理解其作用机制有助于我们全面理解大脑功能,开发新的支持性支架帮助神经组织再生。

日前,科学家们在体外培养的海马体神经元网络中,分析了基质硬度对钙离子信号、突触连接和信息传递的重要影响,相关论文发表在八月二十八日的Scientific Reports杂志上。这篇文章的通讯作者是清华大学生物力学与医学工程研究所的赵虎成副教授和Leeds大学的Lin-Hua Jiang

这项研究指出,基质硬度是重要的微环境线索,能使体外培养的小鼠海马体神经元网络做出应答,进而影响突触形成和信息传输。(延伸阅读:Nature子刊:环境硬度影响干细胞分化

研究人员发现,硬基质上培养的神经元中,电压门控钙离子通道的电流要强于软基质上的神经元。延时单细胞成像技术表明,硬基质上的神经网络中,钙振荡的幅度和频率得到提高,神经元之间的突触连接也得以增强。

研究还显示,在硬基质上的神经元之间,自发的兴奋性突触后活动更强更频繁,诱发的兴奋性神经递质释放和兴奋性突触后电流也比软基质强。

这项研究证实,在体外培养的海马体神经元网络中,基质硬度是调节突触连接和信息传递的重要因子。这样的信息可以帮助人们开发更好的神经元组织工程支架。

 

生物通编辑:叶予

生物通推荐原文:

Stiff substrates enhance cultured neuronal network activity

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