神經(jīng)元發(fā)育的時(shí)間決定了它們可以變成什么

紅色染色顯示小鼠中腦的所有多巴胺能神經(jīng)元。相比之下，只有在胚胎發(fā)育相對(duì)較晚出現(xiàn)的多巴胺能神經(jīng)元才會(huì)亮綠色。圖片來(lái)源：Alessandro Petese/波恩大學(xué)

談到皇室，事情很清楚：君主的第一個(gè)孩子繼承王位。晚出生的兄弟姐妹必須從事不那么光鮮的職業(yè)。這對(duì)于大腦中的某些神經(jīng)細(xì)胞非常相似。在他們的情況下，決定他們未來(lái)職業(yè)生涯的不是他們出生的順序，而是至少他們出現(xiàn)的時(shí)間。波恩大學(xué)最近的一項(xiàng)研究表明了這一點(diǎn)。結(jié)果是在小鼠身上獲得的;因此，它們可以在多大程度上轉(zhuǎn)移到人類身上仍然不確定。它們現(xiàn)已發(fā)表在eNeuro雜志上。

在他們的研究中，研究人員檢查了一種特定類型的細(xì)胞：中腦中的多巴胺能神經(jīng)元。他們的名字有點(diǎn)笨拙，因?yàn)樗麄兡軌虍a(chǎn)生多巴胺。這種信使物質(zhì)在某些神經(jīng)細(xì)胞之間的信號(hào)傳遞中起著至關(guān)重要的作用。因此，多巴胺能神經(jīng)元的喪失可能導(dǎo)致帕金森病，例如，其運(yùn)動(dòng)序列的特征缺陷。

中腦中的多巴胺能神經(jīng)元并不完全相同。波恩大學(xué)醫(yī)院重建神經(jīng)生物學(xué)研究所的 Sandra Blaess 教授解釋說(shuō)：“我們現(xiàn)在知道一系列不同的類型，所有這些類型都很可能在大腦中執(zhí)行特定的任務(wù)。” “它們將非常長(zhǎng)的神經(jīng)纖維(稱為軸突)發(fā)送到大腦的不同區(qū)域。它們通過(guò)這些纖維運(yùn)輸?shù)较鄳?yīng)目標(biāo)區(qū)域的東西之一是多巴胺。” 然而，這些類型中的大多數(shù)可能來(lái)自相同的祖細(xì)胞。“我們想知道這些祖細(xì)胞如何發(fā)育成不同的多巴胺能細(xì)胞群，沒(méi)有這些細(xì)胞，大腦就無(wú)法運(yùn)作。”

出身時(shí)間決定職業(yè)道路

一段時(shí)間以來(lái)，人們就知道其他神經(jīng)細(xì)胞的職業(yè)取決于它們出現(xiàn)的時(shí)間。“我們研究了多巴胺能神經(jīng)元是否也是這種情況，”正在 Blaess 教授小組攻讀博士學(xué)位的 Alessandro Petese 說(shuō)。“在小鼠中，所有祖細(xì)胞需要四到五天才能轉(zhuǎn)化為多巴胺能神經(jīng)元。我們想知道：第一天形成的神經(jīng)元與第二天、第三天或第四天形成的神經(jīng)元不同嗎?”

為此，研究人員在不同時(shí)間標(biāo)記了前體細(xì)胞，以便在接下來(lái)的幾天里從這些前體細(xì)胞中出現(xiàn)的所有神經(jīng)元在顯微鏡下都亮起綠色。相比之下，那些先前從未標(biāo)記的前體中出現(xiàn)的神經(jīng)元仍然是黑暗的。“通過(guò)這種方式，我們發(fā)現(xiàn)早期出生的細(xì)胞仍然可以在中腦發(fā)育成所有類型的多巴胺能神經(jīng)元，”Blaess 的合作者 Franca Fries 說(shuō)。形象地說(shuō)，這些細(xì)胞因此仍然可以遵循非常不同的職業(yè)道路。“但是，他們出生得越晚，他們的選擇就越狹窄。所以他們變得更加專業(yè)。”

與實(shí)踐相關(guān)的基礎(chǔ)研究

該研究小組現(xiàn)在想要研究哪些信號(hào)迫使祖細(xì)胞越來(lái)越多地朝著某個(gè)方向發(fā)展。“在重建神經(jīng)生物學(xué)中，現(xiàn)在正在努力從干細(xì)胞中創(chuàng)造神經(jīng)元，”Blaess 說(shuō)，他也是波恩大學(xué)“生命與健康”跨學(xué)科研究領(lǐng)域的成員。“這是因?yàn)樗试S在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)神經(jīng)細(xì)胞類型進(jìn)行有針對(duì)性的復(fù)制，這可能用于逆轉(zhuǎn)帕金森病中發(fā)生的細(xì)胞損失，例如。” 為此，重要的是要了解自然分化過(guò)程中發(fā)生的過(guò)程。

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