诊断胼胝体发育不全有新方法!与星形胶质细胞有关
2016-11-04 09:05:31   来源:中国科技网
内容摘要
澳大利亚科学家发现胼胝体发育不全和一系列发育失调的原因,研究人员调查发现,当大脑分子信号出现问题时,星形胶质细胞就无法变成多极细胞。这会阻止胼胝体带的形成,并导致胼胝体发育不全。

科学家发现,随着发育,主要负责支撑脑细胞的星形神经胶质,将自己左右编织,形成跨越大脑左右半叶的轴突桥。

如果没有这些星形胶质,胼胝体将无法正确排列,就会引发胼胝体发育不全和一系列发育失调。

“人们对胼胝体发育不全根源的了解非常少,并且对其如何发生的没有令人满意的解释。”该研究报告第一作者、澳大利亚昆士兰大学昆士兰脑研究所博士后Ilan Gobius说,“我们相信我们发现了这些失调症的重要原因之一。”

使用小鼠和人脑扫描,由昆士兰脑研究所副所长Linda Richards领衔的研究组发现,这些星形胶质细胞起初位于充满纤维母细胞的下部区域,但随着胎儿发育出一个分子信号路径后,星形胶质便向前移动并成熟。这时,它们开始将自己编织起来,形成一个厚厚的圆柱,“坐落”在大脑的中央,并挤压两个半叶,引起之间的缝隙收缩。

星形胶质将大脑“拉”在一起 万万博体育登录网


这个星形胶质圆柱就像一座为胼胝体轴突搭建的桥梁,让它们能穿越大脑两边。随着这座桥不断发育,两个脑半球间的缝隙也随之缩小,直到仅剩一小点,并且胼胝体也开始形成。

研究人员发现,当分子信号出现问题时,星形胶质细胞就无法变成多极细胞。这会阻止胼胝体带的形成,并导致胼胝体发育不全。“我们发现,如果这些星形胶质细胞不发生变化,形成胼胝体的过程也不会开始。”Gobius说。

下一步,该研究组希望利用这些成果更好地诊断胼胝体发育不全等疾病。目前,医生只能利用超声波或核磁共振在胎儿发育期诊断这些疾病,但这些手段必须严格管理且精确性难以保证。


【植入人类神经胶质细胞让实验鼠记忆力大增

  美国罗切斯特大学医学院的研究人员将取自人类胚胎的细胞注入“婴儿”实验小鼠体内,使它们发育出了“半人半鼠”的大脑。由于人类细胞要高级得多,这就像让实验小鼠的大脑“提升功率”一样。实验结果显示,这些拥有人类大脑细胞的实验小鼠的记忆力是没有接受注射的同伴们的4倍。

  项目负责人史蒂夫·戈德曼表示:“我们可以说,它们比对照组小鼠聪明多了。”不过,这项研究的目的并非要创造一个新的“超级鼠”物种,而是希望使小鼠的大脑更像人一样,以帮助科学家加深对脑部疾病的认识。

  据报道,研究小组从试管受精余留的捐赠胚胎中提取出神经胶质细胞,并将其注入幼鼠体内,从而得到了这种“杂交”小鼠。神经胶质细胞可为神经元提供支持和保护,并发展成为形状像星星、带有长长卷须的星形胶质细胞。星形胶质细胞协助统筹神经元之间电脉冲的传输,对于思维过程来说至关重要。人类星形胶质细胞是小鼠的20倍大,卷须的数量是小鼠的100倍。

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    研究人员发现,在注射一年后,人类细胞就“掌权”了,而小鼠细胞都“逃到了边缘地带”。尽管戈德曼说,这些细胞并没有使老鼠“更加人类化”,但他也坦言,他的团队曾设想过将人类细胞注入猴子体内。“我们只是考虑了一下,但由于各种潜在的道德问题,我们决定放弃这样做。”

  有专家表示,简单注射人类细胞就能看到如此巨大的影响,这真让人吃惊。德国慕尼黑大学教授沃尔夫冈·恩纳德说:“这些细胞竟然能在不同的物种体内工作,这令人惊奇,同时也带来了问题——哪些能力是因细胞本身而得到提升的,哪些又是因为新环境而得到促进的?”但他也不无担忧:“如果你制造出了更像人类的动物,该如何收场?”


【英研究人员发现星形胶质细胞可调节呼吸强度

    英国研究人员最新研究发现,星形胶质细胞在调节呼吸方面发挥着关键作用。该发现表明大脑组织功能与呼吸衰竭有密切关系,而星形胶质细胞或可成为防止呼吸衰竭的治疗标靶。

    神经胶质细胞是哺乳动物神经组织中除神经元以外的另一大类细胞,其数量为神经元的10倍。直到最近,科学家都认为神经胶质细胞只是为神经元提供结构和营养支持,而星形胶质细胞作为神经胶质细胞中最大的一种,则只是在神经元间起到联结纽带的作用。

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    英国布里斯托大学和伦敦大学学院的研究人员通过先进的基因转移技术,对小鼠大脑中星形胶质细胞的活动进行观察后发现,该种细胞的化学敏感度极高,能够感知血液中二氧化碳水平的变化,当二氧化碳含量过高时,它们会释放化学信号三磷酸腺苷(ATP),刺激大脑神经中枢调整呼吸强度,以移除血液中过多的二氧化碳。    

  研究人员表示,该发现表明,星形胶质细胞可根据不断变化的新陈代谢和活动需要来调节呼吸强度,它在呼吸调节方面居于中心地位。而神经胶质细胞功能障碍很可能与婴儿猝死综合征或先天中枢性换气不足症有关。如果这个假设正确,星形胶质细胞则可作为防止呼吸衰竭的潜在治疗标靶。    

  该研究成果发表在最近一期的《科学快讯》。


【脑内星形胶质细胞培育成功 有助神经疾病治疗

    美国科学家在《自然·生物技术》杂志上报告称,他们在实验室培养皿中,诱导胚胎干细胞和诱导人体干细胞成功培育出大脑内最常见的细胞——星形胶质细胞,新研究对神经系统失调等疾病的治疗进展具有重要意义。

  由于之前人体星形胶质细胞很难获得,科学家们对其了解还很不够。该研究的领导者、威斯康星大学麦迪逊分校医学和公共卫生学院教授、干细胞专家张素春(音译)表示,现在,仅仅使用一个干细胞,我们就能获得十数亿甚至数万亿个星形胶质细胞。大批量培育出星形胶质细胞有助于更好地理解其在大脑中的功能以及其在头痛、痴呆等神经系统失常方面发挥的作用,从而设计出新疗法和药物来治疗神经系统失常类疾病。

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    星形胶质细胞是哺乳动物脑内分布最广泛的一类细胞,也是胶质细胞中体积最大的一种,其能处理和传输信息;调节细胞外离子和化学环境,吸收神经元相互作用产生的过量化学物质;挡住危险的分子,让其不进入大脑中;支持脑血屏障;为神经组织提供营养物质,并在大脑瘢痕修复中起重要作用。星形胶质细胞还会将神经元包裹起来以保护它们,并让它们保持健康。如果没有星形胶质细胞,神经元将无法作用。

  张素春表示,在实验室获得星形胶质细胞有几个潜在的实际作用。它们能被用于治疗脑部疾病的新药筛查;在不远的未来,它们能被用来在培养皿中为疾病建模。科学家也能将这些细胞移植入人体以治疗包括脑外伤、帕金森氏症以及骨髓受损等在内的神经失调情况。如果大脑或脊髓出现了损伤或其他神经失调,将正常的、健康的星形胶质细胞移植入大脑,就可修复运动神经元。

  科学家们研发出的新技术为制造所有不同类型的星形胶质细胞奠定了基础,更重要的是,科学家们可以对其进行重组以便让它们模拟疾病,这样,以前无法直接了解的神经失调或许都能在实验室中进行研究。

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