由 MedUni Vienna 大腦研究中心領導的一個研究小組描繪了形成神經(jīng)內(nèi)分泌指揮中心的細胞類型在大腦發(fā)育過程中如何進化，神經(jīng)內(nèi)分泌指揮中心幾乎控制身體新陳代謝的所有方面。該研究采用最先進的工具在分子水平上區(qū)分細胞，顯示了許多神經(jīng)細胞完全出乎意料的起源和發(fā)育程序，并描述了數(shù)百萬神經(jīng)元如何在出生時組裝成一個精確編織的網(wǎng)絡。他們還發(fā)現(xiàn)了稱為轉(zhuǎn)錄因子網(wǎng)絡的關鍵分子特征，其損傷與肥胖、創(chuàng)傷后壓力和睡眠不足(發(fā)作性睡病/失眠)直接相關。
該研究發(fā)表在《自然》雜志上，研究了下丘腦如何在小鼠模型和人類疾病相關的全基因組關聯(lián)數(shù)據(jù)中發(fā)育。下丘腦包含一個由神經(jīng)內(nèi)分泌命令神經(jīng)元組成的萬花筒，這些神經(jīng)元協(xié)調(diào)荷爾蒙反應，以對抗一個人一生中經(jīng)歷的幾乎任何外周刺激。下丘腦中樞是調(diào)節(jié)壓力、體溫、睡眠和晝夜周期、生殖、食物和液體攝入以及體重等的核心。研究人員面臨的一個關鍵困難是下丘腦進化為在最小的腦容量中容納其多種細胞類型，因此無疑是大腦中異質(zhì)性和功能最復雜的區(qū)域。
該研究主要依賴于單細胞 RNA 測序，這是對細胞類型進行分子分析的最先進工具包。來自數(shù)萬個細胞的數(shù)據(jù)被整合以了解神經(jīng)細胞何時何地誕生，它們?nèi)绾握业剿鼈兊淖罱K位置并成熟為可以協(xié)調(diào)荷爾蒙反應的神經(jīng)元類型，以及它們通過什么機制感知身體信號并將這些信號傳遞給更高的大腦中心。結果，他們不僅能夠合理化過去一個世紀已證明存在于成人下丘腦中的所有神經(jīng)元類型的組織，而且還發(fā)現(xiàn)了迄今為止未知的神經(jīng)元。
研究小組特別研究了多巴胺神經(jīng)元，它抑制催乳素的釋放，一旦從垂體釋放，催乳素是調(diào)節(jié)生育能力和懷孕后產(chǎn)奶量的激素。他們發(fā)現(xiàn)這些細胞起源于前體細胞，這些前體細胞寧愿轉(zhuǎn)換身份也不愿專門產(chǎn)生單一類型的神經(jīng)元。隨后，它們成為至少九種多巴胺細胞亞型之一。研究還表明，多巴胺細胞的分化程序受一組獨特的分子、轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)節(jié)，這些分子在人類中的突變會誘發(fā)肥胖和異常的應激反應。因此，神經(jīng)元攜帶相同的神經(jīng)遞質(zhì)(即用于與其他神經(jīng)細胞通信的信號分子)的概念)在功能上相似甚至相同，通過同時使用神經(jīng)遞質(zhì)、激素和其他信號分子，被“功能多樣性的分子異質(zhì)性編碼”的概念打破和取代。
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