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一項(xiàng)新研究首次使用斑馬魚揭示了鮮為人知的突觸功能，該突觸將神經(jīng)元與活組織中的少突膠質(zhì)前體細(xì)胞連接起來。

俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)

1月12日消息

俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)(Oregon Health & Science University，OHSU)的最新研究首次揭示了大腦中一種鮮為人知的細(xì)胞連接的功能，這種連接可能對(duì)從多發(fā)性硬化癥到阿爾茨海默病，再到一種名為膠質(zhì)瘤的腦癌等一系列疾病具有重要的治療意義。這項(xiàng)研究近日發(fā)表在《自然-神經(jīng)科學(xué)》（Nature Neuroscience）雜志上。

研究于2024年1月12日發(fā)表在《Nature Neuroscience》（最新影響因子：25.0）雜志上

神經(jīng)科學(xué)家專注于連接神經(jīng)元與非神經(jīng)元細(xì)胞（稱為少突膠質(zhì)前體細(xì)胞OPCs）的連接點(diǎn)或突觸。OPC 可以分化為少突膠質(zhì)細(xì)胞，后者在神經(jīng)周圍產(chǎn)生稱為髓鞘的鞘。髓鞘是覆蓋每個(gè)神經(jīng)細(xì)胞軸突的保護(hù)鞘，軸突是細(xì)胞之間傳輸電信號(hào)的線狀部分。研究發(fā)現(xiàn)，這些突觸在髓鞘的形成中起著關(guān)鍵作用。

“這是對(duì)活組織中的這些突觸的首次研究，”資深作者、俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué) (OHSU) 沃勒姆研究所（Vollum Institute）教授兼聯(lián)合主任 Kelly Monk 博士說，“這有助于我們了解這些細(xì)胞在正常發(fā)育過程中的基本屬性。未來，我們可能會(huì)研究它們?cè)诙喟l(fā)性硬化癥患者體內(nèi)的不同功能。”

Kelly Monk 教授

這些突觸的存在本身就是俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué) Vollum 研究所研究人員于 2000 年 5 月發(fā)表在《自然》（Nature）雜志上的一項(xiàng)具有里程碑意義的發(fā)現(xiàn)。在那之前，人們只知道大腦中的突觸在神經(jīng)元之間傳遞神經(jīng)遞質(zhì)，因此神經(jīng)元與 OPC 之間突觸的發(fā)現(xiàn)令人耳目一新。

“二十年過去了，我們?nèi)匀徊恢�道這些突觸的作用，” Monk 說。

科學(xué)家們通過在斑馬魚活組織中進(jìn)行單細(xì)胞成像來解決這個(gè)問題，斑馬魚透明的身體使研究人員能夠?qū)崟r(shí)觀察其中樞神經(jīng)系統(tǒng)的內(nèi)部運(yùn)作。利用成像、藥理學(xué)和基因編輯方面的強(qiáng)大新工具，研究人員能夠利用神經(jīng)元-OPC 突觸來預(yù)測(cè)髓鞘形成的時(shí)間和位置。

Monk 實(shí)驗(yàn)室的博士后 Jiaxing Li 博士說，就理解這些突觸的重要性而言，這些發(fā)現(xiàn)可能只是冰山一角。

少突膠質(zhì)前體細(xì)胞約占大腦所有細(xì)胞的 5%，這意味著它們與神經(jīng)元形成的突觸可能與許多疾病有關(guān)，包括癌性腫瘤的形成。

Li 指出， 之前的研究已經(jīng)表明，OPC 在一系列神經(jīng)退行性疾病中發(fā)揮作用，包括脫髓鞘疾病（如多發(fā)性硬化癥）、神經(jīng)退行性疾病（如阿爾茨海默病）甚至精神疾病（如精神分裂癥）。

Li 說，通過證明神經(jīng)元和 OPC 之間突觸的基本功能，這項(xiàng)研究可能會(huì)導(dǎo)致調(diào)節(jié) OPC 功能以改變疾病進(jìn)展的新方法。例如，這些突觸可能是促進(jìn)多發(fā)性硬化癥（其中髓鞘已經(jīng)降解）中髓鞘再形成的關(guān)鍵。在多發(fā)性硬化癥中，這種退化會(huì)減緩或阻斷人們視覺、運(yùn)動(dòng)肌肉、感覺和思考所需的電信號(hào)。

“也許有一種干預(yù)的方法，可以增加髓鞘，”他說。

Monk 說，這一發(fā)現(xiàn)可能與癌癥最直接相關(guān)。

“在膠質(zhì)瘤中，這些突觸被劫持以推動(dòng)腫瘤的進(jìn)展，”她說，“在允許正常的突觸信號(hào)傳導(dǎo)的同時(shí)，有可能調(diào)節(jié)與腫瘤形成有關(guān)的突觸輸入。”

盡管這些前體細(xì)胞約占所有人腦細(xì)胞的 5%，但只有一小部分會(huì)繼續(xù)形成少突膠質(zhì)細(xì)胞。

“越來越清楚的是，除了形成少突膠質(zhì)細(xì)胞外，這些 OPCs 還有其他功能，” Monk 說，“從進(jìn)化的角度來看，如果它們什么都不做，大腦中就不可能有這么多前體細(xì)胞。”

因此，它們與神經(jīng)元的突觸連接可能在大腦中起著重要作用，值得未來的探索，她說。

創(chuàng)立于1887年的俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)

參考文獻(xiàn)

Source：Oregon Health & Science University

Study reveals function of little-understood synapse in the brain

Reference：

Li, J., Miramontes, T.G., Czopka, T. et al. Synaptic input and Ca2+ activity in zebrafish oligodendrocyte precursor cells contribute to myelin sheath formation. Nat Neurosci (2024). https://doi.org/10.1038/s41593-023-01553-8

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       原文標(biāo)題 : 研究揭示大腦中鮮為人知的突觸功能