综述：光活化Mn-CO和Re-CO配合物释放CO用于CO输送的结构见解

《International Journal of Molecular Sciences》：Structural Insights into the Photoactivatable CO Release from Mn-CO and Re-CO Complexes for CO Delivery

　　

皮质未成熟神经元（cortical immature neurons，cINs）代表了一类独特的前额叶生成、非分裂神经元群，它们在成年期仍保持未成熟表型，以双皮质素（doublecortin，DCX）和多唾液酸化神经细胞黏附分子（polysialylated neural cell adhesion molecule，PSA-NCAM）表达为特征。与涉及干细胞龛持续生成神经元的经典成年神经发生不同，cINs构成了一种独特的结构可塑性形式，称为“无分裂神经发生”（neurogenesis without division）。本综述全面审视了跨物种cINs的分子标志物、形态多样性、发育起源和成熟轨迹。研究人员强调了cIN丰度与经典成年神经发生之间显著的种间逆向关系，反映了哺乳动物谱系中神经可塑性机制的不同生物物理和结构变化。此外，研究人员讨论了调节cIN表型的因素，包括神经递质系统、应激、感觉体验和衰老。评估了cIN改变在颞叶癫痫、创伤性脑损伤和脑卒中中的临床证据，揭示了其在病理回路重塑和内源性修复中的潜在作用。关于维持未成熟状态的分子程序、分化触发因素以及回路整合的功能后果仍存在关键空白。理解cIN生物学为皮质可塑性提供了新视角，并可能为靶向内源性细胞储备进行脑修复的治疗策略提供依据。

论文主体部分总结：

**1. 引言**
成年神经发生是产后哺乳动物大脑中最引人注目的神经可塑性形式之一，自20世纪60年代Altman和Das开创性研究以来，随着分子标志物和免疫组化方法的发展，该领域取得了显著进展。然而，动物实验向人类的转化因对成人海马神经发生在人脑中显著性的共识缺乏而受限。同时，研究发现某些物种（如鲸类）的成年海马神经发生水平极低，表明其并非所有哺乳动物共有的可塑性机制。相比之下，大型脑哺乳动物（如灵长类和人）的大脑中存在大量持续表达典型神经发生标志物但无增殖迹象的神经元，即皮质未成熟神经元（cortical immature neurons，cINs）。这些细胞在子宫内形成，终生表达未成熟神经元标志物，可能代表一种可塑性细胞储备，尤其适用于那些成年期神经发生不显著的物种。“无分裂神经发生”概念相对较新，其分子机制、分布及病理条件下的激活尚待阐明。

**2. 皮质未成熟神经元的鉴定、代表性和功能意义**
**2.1 cIN标志物**
cINs的分子特征依赖于一组复杂标志物，以定义其未成熟状态并区分于其他细胞群。细胞骨架和迁移标志物包括双皮质素（doublecortin，DCX），一种微管相关蛋白，对皮质发育至关重要，稳定并成核微管，其突变导致X连锁无脑回畸形。DCX在cINs中强烈表达，但非专属，也见于神经发生龛中的成年新生神经元。多唾液酸化神经细胞黏附分子（polysialylated neural cell adhesion molecule，PSA-NCAM）是一种翻译后修饰的糖蛋白，其抗黏附特性有助于cINs与成熟回路的隔离。DCX和PSA-NCAM的共表达比单独使用任一标志物具有更高的特异性。成熟标志物如NeuN在未成熟cINs中通常缺失或极低，随成熟而增加。在啮齿类、猫、兔和人中，层II的PSA-NCAM⁺和DCX⁺细胞极少共表达NeuN，而复杂细胞（更成熟）的NeuN共表达率可达约90%。

**2.2 cIN形态**
cINs呈现显著的形态多样性，与成熟和功能整合相关。1型细胞（缠结细胞或簇状细胞）为小神经元，胞体直径3–9 μm，仅有一个短突起局限于皮质层II，约占cINs的65%，强烈表达DCX和PSA-NCAM，不表达神经干细胞标志物巢蛋白（nestin）及成熟神经元标志物。电生理显示其膜电容较低，功能上处于静息状态，缺乏即刻早期基因表达。2型细胞（复杂细胞/半月细胞/过渡细胞）较大，胞体直径9–17 μm，约占13%，为多极神经元，具有更发达的树突树，表达DCX和PSA-NCAM但强度较低，常显示弱NeuN免疫反应性，提示部分功能成熟。中间形态细胞约占22%，胞体直径9–11 μm，具有一个薄基底突起和1–2个短而光滑的树突。形态分析表明cINs类型间存在连续过渡，构成成熟连续体，单细胞可从缠结形态进展为复杂形态，最终分化为成熟神经元。

**2.3 cIN起源**
多项证据支持cINs的三种潜在起源机制：（1）产前生成的未成熟祖细胞在皮质层II中无分裂成熟；（2）这些祖细胞增殖；（3）祖细胞从经典神经发生龛迁移至皮质层。BrdU出生日期标记研究一致表明cINs在胚胎发生早期（如胚胎第15.5天）生成，而非产后或成年期。DCX与增殖标志物PCNA、MCM2、Ki67在多数研究中无共表达，且cINs共表达有丝分裂后投射神经元标志物Tbr1，表明其来源于胚胎发育且不增殖。局部增殖假说获得病理条件下（如创伤性脑损伤和颞叶癫痫）DCX与增殖标志物共表达的有限证据支持。迁移假说认为cINs起源于室管膜下区-室下区（ventricular-subventricular zone，V-SVZ），通过吻侧迁移流（rostral migratory stream，RMS）迁移至皮质，但多数cINs局限于层II，且BrdU标记提示胚胎起源，故成年迁移可能仅为次要或损伤特异性途径。

**2.4 cIN分化**
利用转基因DCX-CreERT2/flox-EGFP小鼠的研究显示，cINs能够成熟并整合入小鼠梨状皮质的神经网络。复杂细胞可在幼年和老年动物中激活，成熟后主要接受GABA能输入并以较低频率产生动作电位。然而，cINs的分化命运存在争议：多数研究（啮齿类、猫、兔、人）表明cINs表达谷氨酸能神经元标志物（VGLUT1、CUX1、CTIP2、TBR1、CAMKII），不表达GABA能或肽能标志物；而部分研究（豚鼠、猫、非人灵长类）发现其共表达GABA能中间神经元标志物（GAD67、GABA）和一氧化氮能中间神经元标志物（nNOS、NADPH-d）。R. K?nig等人认为，这些差异可能源于形态学标准不一致及单一标志物DCX的使用，建议结合DCX、PSA-NCAM和Tbr1双重免疫标记以实现更可靠分类。

**3. 调节cIN表型的因素**
**3.1 神经递质调节与药理效应**
在大鼠梨状皮质中，D2受体（约55%的PSA-NCAM⁺细胞表达）介导的多巴胺能信号加速cIN成熟，而多巴胺D2受体拮抗剂（氟哌啶醇）则增加未成熟细胞数量。去甲肾上腺素能信号双向调节：去甲肾上腺素耗竭显著增加DCX⁺和PSA-NCAM⁺细胞数，增强信号则减少。NMDA受体拮抗增加未成熟标志物表达，表明基础谷氨酸能信号抑制未成熟表型。PSA通过内神经氨酸酶-N处理去除可加速成熟，表现为NeuN表达增加、轴突初始段发育增强及树突棘密度增加，表明PSA-NCAM不仅是标志物，还主动维持未成熟状态。

**3.2 应激相关因素**
早期生活应激（母鼠分离）减少小鼠梨状皮质中DCX/PSA-NCAM阳性未成熟神经元数量，并损害其对认知和感觉挑战的适应性可塑性潜力。慢性束缚应激（21天）增加成年大鼠梨状皮质层II中PSA-NCAM⁺和DCX⁺细胞数，而慢性皮质酮给药则减少，表明应激通过糖皮质激素依赖和非依赖途径影响未成熟神经元。在额叶皮质和边缘区域，慢性束缚应激调节PSA-NCAM表达和神经元周围网，但cINs可能比经典神经发生龛的未成熟细胞更具抗应激性。

**3.3 感觉刺激/剥夺**
M. A. Gomez-Climent等人提出，单侧嗅球切除术诱导成年大鼠梨状皮质层II中cINs的分化，表现为PSA-NCAM⁺和DCX⁺细胞减少，同时NeuN表达成熟神经元增加。而气味条件性厌恶范式对cINs无显著影响。另一项研究显示，在不同出生后年龄（P2、P21、P60）的CD1小鼠中，嗅觉刺激以年龄依赖性方式影响cINs：P21时增加非增殖性DCX⁺/PSA-NCAM⁺细胞数，P60时主要增加增殖性DCX⁺/PSA-NCAM⁺/Ki67⁺成神经细胞。

**3.4 发育和年龄相关因素**
cINs在发育阶段表现出深刻变化。大多数cINs在胚胎发育期生成（啮齿类约胚胎第15.5天）。在人类中，DCX⁺神经元在婴儿期和幼儿期广泛分布于皮质层II，随年龄增长逐渐局限于颞叶皮质。类似年龄相关减少在小鼠、中国树鼩、兔、羊和猫中也有报道。L. Bonfanti等人指出，cINs年龄相关减少速率存在显著种间差异：大脑、脑回物种中衰减较慢，维持较高cIN数量较长时间。PSA-NCAM⁺和DCX⁺的表达水平受多种因素调节，但分化途径及后续命运仍不明确，需进一步研究。

**4. 神经系统疾病**
**颞叶癫痫（temporal lobe epilepsy，TLE）**：临床研究结果矛盾。部分报告显示TLE患者颞叶皮质中DCX⁺细胞密度增加和形态改变，部分细胞共表达增殖标志物PCNA和早期神经元标志物TuJ1，提示可能为新生成神经元迁移。但手术样本与死后样本的比较存在固定延迟和年龄匹配偏差。另一方面，一项分析人类手术样本和戊四氮模型的研究未发现显著变化，但样本量有限。在局灶性皮质发育不良Ia型中，患儿皮质层II出现DCX⁺神经元明显条带，但成年标本中几乎检测不到，提示组织处理影响定量。**脑卒中**：在大鼠局灶性脑缺血模型中，缺血半暗带中DCX⁺细胞增加（第5、10、14天），但不与Ki67共表达，表明为有丝分裂后神经元，可能来自SVZ迁移或局部前体。**创伤性脑损伤（traumatic brain injury，TBI）**：小鼠皮质撞击模型中，中重度TBI导致原发损伤部位和对侧皮质PSA-NCAM表达显著降低，推测为损伤诱导分化。相反，人类TBI患者样本中，神经干细胞标志物SOX2和未成熟神经元标志物（DCX、PSA-NCAM、TUC-4）上调，且多数DCX⁺细胞共表达Ki67，提示损伤诱导增殖活性。

**5. 未解决问题与未来展望**
维持cINs长期未成熟状态的分子程序尚不清楚，除PSA-NCAM外，转录抑制复合物、表观遗传修饰或microRNA网络可能发挥抑制作用。成熟触发信号需系统表征，多巴胺能、去甲肾上腺素能和谷氨酸能调节的下游信号级联有待阐明。术语混乱反映了历史混淆和方法局限，需统一命名。cINs群体异质性（功能性亚群、区域差异）需系统研究。兴奋性/抑制性分化命运争议可能反映真实异质性，需跨物种协调研究。cIN回路整合的功能后果几乎未知，需开发选择性遗传操作工具以确定其对嗅觉、情绪调节或社会认知的贡献。cIN丰度与成年神经发生之间的逆向种系关系需机械性解释，并扩展至更广分类群（如鲸类）。临床方面，cINs在癫痫和TBI中的改变需明确其促癫痫或修复作用。未来应建立标准化组织处理方案，一致应用DCX、PSA-NCAM、Tbr1标志物组合，推广遗传谱系追踪方法，并评估cINs作为治疗靶点的可行性，包括在疾病模型中的有益效果、可成药靶点鉴定及安全性边界。

**6. “无分裂神经发生”：结论**
cINs是一种区别于成年新生神经元的独特神经元群体，具有产前生成、长期维持未成熟状态的特点。其发育停滞机制涉及PSA-NCAM介导的细胞黏附减少及单胺能/谷氨酸能神经递质系统调节。cINs丰度与经典成年神经发生之间的逆向种系关系是基本组织原则，可能反映不同哺乳动物谱系中生物物理和异速生长差异，提示在跨物种研究中需谨慎外推。cINs对生理和病理刺激高度敏感，其双向调节机制表明复杂的调控逻辑。在TLE、TBI和脑卒中中的临床意义使其成为病理回路重塑和内生修复的潜在参与者。未来需解决分子程序、分化触发、功能后果及分化命运争议，并推动方法学标准化和选择性工具开发，以评估cINs的治疗潜力，同时警惕其可能参与异常兴奋性风险。