神經(jīng)元如何維持“不死之身”
大多數(shù)神經(jīng)元是在胚胎發(fā)育過程中產(chǎn)生的，出生后并沒有“備份”。研究人員普遍認為，它們的存活幾乎是由外在因素決定的，或者是由外界的力量決定的，比如神經(jīng)元向神經(jīng)細胞供應的組織和細胞。
加州大學河濱分校的生物醫(yī)學科學家Sika Zheng領導的一個研究小組對這一概念提出了挑戰(zhàn)，并報告稱神經(jīng)元的持續(xù)生存在發(fā)育過程中也具有內(nèi)在的程序性。
這項發(fā)表在《Neuron》雜志上的研究指出了一種機制，研究人員說，這種機制在神經(jīng)元出生時就被觸發(fā)，從而內(nèi)在地減少一種普遍形式的細胞死亡（凋亡）。當這種基因調(diào)控停止時，持續(xù)的神經(jīng)元存活被破壞，就會導致動物死亡。
一個有機體的生存、大腦功能和健康都依賴于它的神經(jīng)元的存活。在高等生物中，神經(jīng)元控制呼吸、進食、感覺、運動、記憶、情緒和認知。它們可能死于許多非自然原因，如神經(jīng)退行性疾病、損傷、感染和創(chuàng)傷。神經(jīng)元是長壽的細胞，但使其長壽的基因控制機制尚不清楚。
Zheng的研究小組現(xiàn)在報告說，這一機制的核心部分是Bak1基因序列的一小部分，Bak1是一種促凋亡基因，其激活可導致細胞凋亡。當一個被稱為微外顯子（microxon）的基因序列片段被拼接到zui終的Bak1基因產(chǎn)物中時，Bak1的表達被關閉。外顯子是組成信使RNA的序列。
“在所有后生動物中，細胞凋亡是一種控制細胞geng新和組織內(nèi)穩(wěn)態(tài)的途徑，”生物醫(yī)學Zheng副教授解釋說。“大多數(shù)非神經(jīng)細胞容易參與凋亡，以響應內(nèi)在和外在的壓力。但這種細胞自殺計劃需要控制神經(jīng)元，使它們能活很多年。我們現(xiàn)在展示了神經(jīng)細胞凋亡的遺傳衰減是如何發(fā)生的。”
Zheng教授的研究小組通過對人類組織、小鼠組織、人類發(fā)育中的大腦、小鼠發(fā)育中的前腦和發(fā)育中的小鼠中腦的表達數(shù)據(jù)進行大規(guī)模分析，確定了Bak1的微外顯子。研究小組先比較了人類和小鼠的神經(jīng)組織和非神經(jīng)組織，以確定神經(jīng)特異性外顯子。然后，他們發(fā)現(xiàn)大腦皮層神經(jīng)元在神經(jīng)元誕生之初就降低了對凋亡的敏感性。他們還發(fā)現(xiàn)，在神經(jīng)元發(fā)育過程中，在神經(jīng)元建立連接或激活其他細胞之前，細胞凋亡逐漸減少，這表明除了外部信號以外的因素也可能起作用。
“我們展示了神經(jīng)元在發(fā)育過程中如何調(diào)節(jié)細胞死亡，”Zheng說。“這是為了確保神經(jīng)元的壽命，這是維持大腦功能神經(jīng)回路完整性所必需的。”
下一步，他的團隊將研究在導致神經(jīng)元細胞死亡的神經(jīng)退行性疾病和損傷中這種機制是否被激活。
