神經(jīng)元發(fā)育的時間決定了它們可以變成什么

紅色染色顯示小鼠中腦的所有多巴胺能神經(jīng)元。相比之下，只有在胚胎發(fā)育相對較晚出現(xiàn)的多巴胺能神經(jīng)元才會亮綠色。圖片來源：Alessandro Petese/波恩大學

談到皇室，事情很清楚：君主的第一個孩子繼承王位。晚出生的兄弟姐妹必須從事不那么光鮮的職業(yè)。這對于大腦中的某些神經(jīng)細胞非常相似。在他們的情況下，決定他們未來職業(yè)生涯的不是他們出生的順序，而是至少他們出現(xiàn)的時間。波恩大學最近的一項研究表明了這一點。結(jié)果是在小鼠身上獲得的;因此，它們可以在多大程度上轉(zhuǎn)移到人類身上仍然不確定。它們現(xiàn)已發(fā)表在eNeuro雜志上。

在他們的研究中，研究人員檢查了一種特定類型的細胞：中腦中的多巴胺能神經(jīng)元。他們的名字有點笨拙，因為他們能夠產(chǎn)生多巴胺。這種信使物質(zhì)在某些神經(jīng)細胞之間的信號傳遞中起著至關(guān)重要的作用。因此，多巴胺能神經(jīng)元的喪失可能導致帕金森病，例如，其運動序列的特征缺陷。

中腦中的多巴胺能神經(jīng)元并不完全相同。波恩大學醫(yī)院重建神經(jīng)生物學研究所的 Sandra Blaess 教授解釋說：“我們現(xiàn)在知道一系列不同的類型，所有這些類型都很可能在大腦中執(zhí)行特定的任務(wù)。” “它們將非常長的神經(jīng)纖維(稱為軸突)發(fā)送到大腦的不同區(qū)域。它們通過這些纖維運輸?shù)较鄳繕藚^(qū)域的東西之一是多巴胺。” 然而，這些類型中的大多數(shù)可能來自相同的祖細胞。“我們想知道這些祖細胞如何發(fā)育成不同的多巴胺能細胞群，沒有這些細胞，大腦就無法運作。”

出身時間決定職業(yè)道路

一段時間以來，人們就知道其他神經(jīng)細胞的職業(yè)取決于它們出現(xiàn)的時間。“我們研究了多巴胺能神經(jīng)元是否也是這種情況，”正在 Blaess 教授小組攻讀博士學位的 Alessandro Petese 說。“在小鼠中，所有祖細胞需要四到五天才能轉(zhuǎn)化為多巴胺能神經(jīng)元。我們想知道：第一天形成的神經(jīng)元與第二天、第三天或第四天形成的神經(jīng)元不同嗎?”

為此，研究人員在不同時間標記了前體細胞，以便在接下來的幾天里從這些前體細胞中出現(xiàn)的所有神經(jīng)元在顯微鏡下都亮起綠色。相比之下，那些先前從未標記的前體中出現(xiàn)的神經(jīng)元仍然是黑暗的。“通過這種方式，我們發(fā)現(xiàn)早期出生的細胞仍然可以在中腦發(fā)育成所有類型的多巴胺能神經(jīng)元，”Blaess 的合作者 Franca Fries 說。形象地說，這些細胞因此仍然可以遵循非常不同的職業(yè)道路。“但是，他們出生得越晚，他們的選擇就越狹窄。所以他們變得更加專業(yè)。”

與實踐相關(guān)的基礎(chǔ)研究

該研究小組現(xiàn)在想要研究哪些信號迫使祖細胞越來越多地朝著某個方向發(fā)展。“在重建神經(jīng)生物學中，現(xiàn)在正在努力從干細胞中創(chuàng)造神經(jīng)元，”Blaess 說，他也是波恩大學“生命與健康”跨學科研究領(lǐng)域的成員。“這是因為它允許在實驗室中對神經(jīng)細胞類型進行有針對性的復制，這可能用于逆轉(zhuǎn)帕金森病中發(fā)生的細胞損失，例如。” 為此，重要的是要了解自然分化過程中發(fā)生的過程。

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