Science子刊：如何让衰老的大脑产生新的神经元
齿状回中新产生的神经元(红色)与细胞核(蓝色)和未成熟神经元的标记(绿色)。成人大脑的某些区域含有静止或休眠的神经干细胞，这些干细胞有可能被重新激活以形成新的神经元。然而，从静止到增殖的转变仍然知之甚少。由日内瓦大学(UNIGE)和洛桑大学(UNIL)的科学家领导的团队发现了细胞代谢在这一过程中的重要性，并确定了如何唤醒这些神经干细胞并重新激活它们。生物学家成功地增加了成年甚至老年小鼠大脑中新神经元的数量。这些有望治疗神经退行性疾病的结果将发表在《Science Advances》杂志上。干细胞具有不断复制自身的独特能力，并产生具有更专门功能的分化细胞。神经干细胞(NSCs)在胚胎发育期间负责构建大脑，产生包括神经元在内的所有中枢神经系统细胞。令人惊讶的是，即使在大脑完全形成之后，NSCs仍然存在于大脑的某些区域，并且可以在一生中产生新的神经元。这种生物现象被称为成人神经发生，对于学习和记忆过程等特定功能非常重要。然而，在成人大脑中，这些干细胞变得更加沉默或“休眠”，并降低了它们的更新和分化能力。因此，神经发生随着年龄的增长而显著减少。UNIGE科学学院分子与细胞生物学系名誉教授Jean-Claude Martinou和UNIL生物与医学院生物医学科学系副教授Marlen Knobloch的实验室揭示了一种代谢机制，通过这种机制，成年NSCs可以从休眠状态中出现并变得活跃。“我们发现线粒体，细胞内产生能量的细胞器，参与调节成人NSCs的激活水平，”UNIL研究员Francesco Petrelli解释说，他与Valentina Scandella共同撰写了这项研究。线粒体丙酮酸转运体(MPC)是11年前Martinou教授的小组发现的一种蛋白质复合物，在这种调节中起着特殊的作用。它的活性影响细胞可以使用的代谢选项。通过了解区分活跃细胞和休眠细胞的代谢途径，科学家可以通过修改休眠细胞的线粒体代谢来唤醒休眠细胞。新的视角生物学家通过使用化学抑制剂或产生MPC1基因的突变小鼠来阻止MPC的活性。利用这些药理学和遗传学方法，科学家们能够激活休眠的NSCs，从而在成年甚至老年小鼠的大脑中产生新的神经元。“通过这项工作，我们表明，代谢途径的重定向可以直接影响成人nsc的活动状态，从而产生新神经元的数量，”该研究的共同主要作者Knobloch教授总结道。“这些结果为细胞代谢在调节神经发生中的作用提供了新的线索。从长远来看，这些结果可能会导致抑郁症或神经退行性疾病等疾病的潜在治疗方法，”该研究的共同主要作者Jean-Claude Martinou总结道。