Cell子刊：神经元是如何在自己的皮肤中舒适生长的

感知不同类型触觉的神经元“天生”并不是专门的，而是根据它们最终支配的皮肤类型发展出特定的特征。这一发现基于对老鼠的研究，揭示了一个长期存在的谜团，即这些神经细胞是如何完成它们的特殊任务的。这项研究最终可以帮助科学家再生受损或患病的神经，了解某些遗传性神经疾病。

　　

哈佛医学院的科学家们领导的研究发表在8月21日的《发育细胞》(Developmental Cell)杂志上，研究表明，感觉触觉的神经细胞根据皮肤本身的线索，而不是通过预先设定的程序，为有毛或无毛的皮肤生长出合适的末梢。

作者说，如果在进一步的研究中得到证实，这些发现最终可以帮助研究人员开发出再生受损或患病神经的疗法，或者更好地了解先天性神经病的问题，即天生有感觉神经缺陷的人的状况。

该研究的资深作者、HMS Blavatnik研究所神经生物学系主任、Howard Hughes医学研究所研究员David Ginty说:“关键的信息是，皮肤告诉未指定的神经元如何在形状、大小和结构上成熟，以成为适合特定皮肤区域的最终类型。”该研究由Charalampia Koutsioumpa领导，他曾是Ginty实验室的研究生，现在是耶鲁医学院的神经内科住院医生。

Ginty解释说，大约有20种左右不同类型的神经元支配着皮肤，以探测各种各样的感觉，比如温度、疼痛或触觉。在发育过程中，这些神经细胞从位于脊髓附近的细胞体向皮肤发送被称为轴突的延伸。

当它们到达皮肤的最终目的地时，轴突形成所谓的终端，即终器官，这是根据神经元的功能量身定制的。例如，感觉轻触的神经元(称为低阈值机械感受器，或LTMRs)如果终止于无毛皮肤(如手掌)，则具有称为迈斯纳小体的末端器官，从而使它们具有相对较高的感知灵敏度。

相比之下，那些最终长在覆盖身体表面90%以上的多毛皮肤上的动物，它们的末端器官被称为披针形复合物，它们的感知灵敏度较低，但能够探测到非特异性刺激，比如触摸皮肤或吹过头发的风。

Koutsioumpa说，虽然研究人员已经知道这些不同的感觉神经类型几十年了，但他们仍然不清楚它们是如何变得如此专业化的。

有两种理论流传开来:要么这些神经末梢在产生时就有固定的命运，向它们预定的无毛或有毛的皮肤目的地发送投射，要么它们没有特化，根据皮肤本身的线索发展成一种类型(高度敏感的迈斯纳小体)或另一种类型(不太敏感的披针形建筑群)。

为了确定哪一种理论是正确的，Koutsioumpa、Ginty和他们的同事用老鼠作为模型系统。这些动物的脚掌上有类似于人类手掌和脚底的无毛皮肤，毛茸茸的皮肤覆盖了身体的大部分。

利用一种基因标记技术，研究人员培育出了具有感觉神经元的小鼠，这些神经元可以在皮肤上看到，从而使他们能够追踪这些细胞在出生前的生长情况。尽管无毛和有毛皮肤的不同神经末梢在出生后一周内就可以区分出来，但这些神经元在子宫内看起来是一样的，这意味着它们的差异是在发育后期出现的。Koutsioumpa说，这一发现提供了第一个线索，即高度敏感的迈斯纳小体或不太敏感的披针形末端器官的发育不是预先确定的，而是可能由最终目的地皮肤类型决定的。

在实验过程中，研究人员发现一些感觉神经元在无毛和有毛皮肤之间的边界区域分支成多个末端。虽然这些末梢起源于同一个细胞体，但它们发育迈斯纳小体和披针形末梢器官取决于它们的末梢是在无毛还是有毛的区域。再一次，这一发现支持了最终器官是基于来自皮肤的信号发育的观点，神经元最终支配神经。换句话说，这些神经元的形状、大小、结构——以及最终的命运——是由它们所服务的皮肤类型的线索来调节的。

在另一项实验中，研究人员对携带一种突变基因的老鼠进行了研究，这种突变基因不仅让它们的脚掌上长出了无毛的皮肤，而且让它们的脚掌顶部也长出了无毛的皮肤。虽然这种突变可能只影响皮肤本身，但对支配爪顶的感觉神经元的检查表明，它们发育出了高度敏感的迈斯纳小体，就像爪垫皮肤上的感觉神经元一样，这表明来自皮肤的信号影响了神经类型的发育。

当研究人员寻找可能作为信号的分子时，先前的研究和他们自己的实验提出了两种候选者，即骨形态发生蛋白5和7 (BMP5和BMP7)，它们在无毛皮肤中大量表达。

果然，当研究人员对老鼠进行基因改造，去除这一蛋白质家族的受体时，它们无毛的皮肤上的迈斯纳小体要少得多，而那些保留下来的迈斯纳小体发育异常。尽管BMP5和BMP7似乎是迈斯纳小体发育的关键，但研究人员没有发现任何披针形复合物的候选信号分子。

总之，Koutsioumpa说，这些发现表明，皮肤类型决定了最终器官感觉神经元的发育，这一发现可能会影响皮肤中感觉神经元的再生。它最终还可以帮助研究人员开发感觉神经病变的治疗方法，这是她计划作为神经科医生治疗的疾病之一。

“感觉神经病是一些最常见的遗传性神经系统疾病，”Koutsioumpa说。“我们的工作可能会为未来的治疗提供一些线索。”