跟蹤控制身體新陳代謝的大腦界面的發(fā)展

由 MedUni Vienna 大腦研究中心領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組描繪了形成神經(jīng)內(nèi)分泌指揮中心的細(xì)胞類(lèi)型在大腦發(fā)育過(guò)程中如何進(jìn)化，神經(jīng)內(nèi)分泌指揮中心幾乎控制身體新陳代謝的所有方面。該研究采用最先進(jìn)的工具在分子水平上區(qū)分細(xì)胞，顯示了許多神經(jīng)細(xì)胞完全出乎意料的起源和發(fā)育程序，并描述了數(shù)百萬(wàn)神經(jīng)元如何在出生時(shí)組裝成一個(gè)精確編織的網(wǎng)絡(luò)。他們還發(fā)現(xiàn)了稱(chēng)為轉(zhuǎn)錄因子網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵分子特征，其損傷與肥胖、創(chuàng)傷后壓力和睡眠不足(發(fā)作性睡病/失眠)直接相關(guān)。

該研究發(fā)表在《自然》雜志上，研究了下丘腦如何在小鼠模型和人類(lèi)疾病相關(guān)的全基因組關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)中發(fā)育。下丘腦包含一個(gè)由神經(jīng)內(nèi)分泌命令神經(jīng)元組成的萬(wàn)花筒，這些神經(jīng)元協(xié)調(diào)荷爾蒙反應(yīng)，以對(duì)抗一個(gè)人一生中經(jīng)歷的幾乎任何外周刺激。下丘腦中樞是調(diào)節(jié)壓力、體溫、睡眠和晝夜周期、生殖、食物和液體攝入以及體重等的核心。研究人員面臨的一個(gè)關(guān)鍵困難是下丘腦進(jìn)化為在最小的腦容量中容納其多種細(xì)胞類(lèi)型，因此無(wú)疑是大腦中異質(zhì)性和功能最復(fù)雜的區(qū)域。

該研究主要依賴(lài)于單細(xì)胞 RNA 測(cè)序，這是對(duì)細(xì)胞類(lèi)型進(jìn)行分子分析的最先進(jìn)工具包。來(lái)自數(shù)萬(wàn)個(gè)細(xì)胞的數(shù)據(jù)被整合以了解神經(jīng)細(xì)胞何時(shí)何地誕生，它們?nèi)绾握业剿鼈兊淖罱K位置并成熟為可以協(xié)調(diào)荷爾蒙反應(yīng)的神經(jīng)元類(lèi)型，以及它們通過(guò)什么機(jī)制感知身體信號(hào)并將這些信號(hào)傳遞給更高的大腦中心。結(jié)果，他們不僅能夠合理化過(guò)去一個(gè)世紀(jì)已證明存在于成人下丘腦中的所有神經(jīng)元類(lèi)型的組織，而且還發(fā)現(xiàn)了迄今為止未知的神經(jīng)元。

研究小組特別研究了多巴胺神經(jīng)元，它抑制催乳素的釋放，一旦從垂體釋放，催乳素是調(diào)節(jié)生育能力和懷孕后產(chǎn)奶量的激素。他們發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞起源于前體細(xì)胞，這些前體細(xì)胞寧愿轉(zhuǎn)換身份也不愿專(zhuān)門(mén)產(chǎn)生單一類(lèi)型的神經(jīng)元。隨后，它們成為至少九種多巴胺細(xì)胞亞型之一。研究還表明，多巴胺細(xì)胞的分化程序受一組獨(dú)特的分子、轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)節(jié)，這些分子在人類(lèi)中的突變會(huì)誘發(fā)肥胖和異常的應(yīng)激反應(yīng)。因此，神經(jīng)元攜帶相同的神經(jīng)遞質(zhì)(即用于與其他神經(jīng)細(xì)胞通信的信號(hào)分子)的概念)在功能上相似甚至相同，通過(guò)同時(shí)使用神經(jīng)遞質(zhì)、激素和其他信號(hào)分子，被“功能多樣性的分子異質(zhì)性編碼”的概念打破和取代。

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