综述:愈合蓝图:斑马鱼和新生小鼠的中枢神经系统再生

【字体: 时间:2025年05月01日 来源:BMC Biology 4.4

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  这篇综述深入探讨了斑马鱼和新生小鼠中枢神经系统(CNS)损伤后的再生机制,对比成年哺乳动物再生能力的局限性。作者聚焦神经干细胞(NSCs)、轴突再生、胶质瘢痕形成等关键过程,揭示了Hippo/YAP、SHH、WNT/β-catenin等通路的调控作用,为开发促进CNS再生的治疗策略提供了理论依据。

  

中枢神经系统损伤、再生模型与治疗现状

中枢神经系统(CNS)损伤是导致长期残疾的主要原因,成年哺乳动物(包括人类)的神经元和轴突损伤后无法再生。相比之下,斑马鱼和新生小鼠展现出惊人的CNS再生能力,为研究再生机制提供了理想模型。

斑马鱼与新生小鼠作为先天CNS再生模型

斑马鱼凭借其强大的再生能力、快速发育和遗传操作便利性成为研究CNS再生的明星模型。其大脑和脊髓中的放射状胶质细胞(RGCs)和室管膜-放射状胶质细胞(ERGs)是神经发生的主要来源。

新生小鼠在出生后约1周内保留短暂的再生窗口期,其神经前体细胞的增殖和迁移能力远超成年个体。比较不同发育阶段的再生差异,有助于揭示年龄相关的再生能力衰退机制。

稳态与再生神经发生

端脑:斑马鱼端脑含有16个神经源性微环境,RGCs和神经母细胞构成主要干细胞库。损伤后,RGCs增殖并分化为功能神经元,整合到现有神经网络中。新生小鼠端脑的神经发生则依赖于持续存在的RGC纤维,为神经母细胞迁移提供支架。

小脑:斑马鱼小脑的神经发生持续至成年,损伤后神经上皮样细胞可再生浦肯野细胞和颗粒细胞。新生小鼠小脑的颗粒细胞前体通过nestin+祖细胞的适应性重编程实现再生。

脊髓:斑马鱼脊髓损伤后,ERGs通过上皮-间质转化形成桥接胶质,支持轴突再生。新生小鼠脊髓虽未观察到神经发生,但微源性纤维连接蛋白(FN1)桥接促进轴突跨越损伤部位。

轴突再生机制

斑马鱼脊髓横断后,脑干来源的轴突能穿越损伤部位,桥接胶质分泌的CTGFa和胶原XII(COLXII)是关键调控因子。新生小鼠轴突再生依赖mTOR通路激活和微胶质细胞分泌的ECM成分。

促进再生的共有信号通路

  • Hippo信号:YAP/TAZ-CTGFa轴驱动斑马鱼ERGs的间质转化,新生小鼠小脑再生同样依赖YAP。
  • SHH信号:在斑马鱼脊髓中促进运动神经元再生,新生小鼠中维持少突胶质前体细胞增殖。
  • WNT/β-catenin:调控斑马鱼ERGs的神经分化,新生小鼠缺氧后激活该通路可减少神经前体凋亡。
  • HB-EGF:在两种模型中均促进神经发生和轴突生长。

免疫细胞的修复作用

斑马鱼的调节性T细胞(zTregs)通过分泌神经营养因子支持再生,而新生小鼠的微胶质细胞通过FN1桥接和炎症调控创造再生友好微环境。

结论与展望

解析斑马鱼和新生小鼠的再生机制,将为开发靶向表观遗传调控(如组织再生增强元件TREEs)或组合干预策略(如联合抑制PTEN与激活mTOR)提供新思路。未来需进一步揭示再生能力随年龄衰退的分子开关,推动CNS损伤治疗的临床转化。

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