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神經(jīng)元也有“充電器”


                                                        

      研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)神經(jīng)元受損后，星形膠質(zhì)細(xì)胞可通過向細(xì)胞能量“發(fā)電機(jī)”線粒體捐助能量使其發(fā)揮作用。

      如果你的愛車能量耗盡，你可能會呼叫道路救援或是好心的旁觀者幫助。當(dāng)受損的神經(jīng)元“能量”即將耗盡時，一項新研究發(fā)現(xiàn)，生成能量的線粒體會呼叫一種不同的腦細(xì)胞——星形膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行幫助。這些細(xì)胞可通過向瀕危的神經(jīng)元捐助額外的線粒體作出應(yīng)答。盡管這項發(fā)現(xiàn)尚處于初步階段，但研究人員表示，它可能是幫助中風(fēng)或其他腦損傷患者實現(xiàn)恢復(fù)的新途徑。
      “這是一項非常有趣的重要研究，因為它描述了一種星形膠質(zhì)細(xì)胞保護(hù)神經(jīng)元的新機(jī)制?！币陨刑乩S夫市拉賓神經(jīng)生物學(xué)研究所神經(jīng)生物學(xué)家、未參與此項研究的Reuven Stein說。
      為了保證大腦進(jìn)行能量高度集中的信息傳輸工作，神經(jīng)元需要大量線粒體——生成確保細(xì)胞活性及運(yùn)輸能力的分子燃料三磷酸腺苷的“發(fā)電廠”。神經(jīng)元中的線粒體必須經(jīng)常置換，即通過一種叫作裂變的方式進(jìn)行自我復(fù)制，其細(xì)胞器*初來自于細(xì)胞內(nèi)部捕獲的與其存在共生關(guān)系的微生物。但如果線粒體受損或是不能維持一個細(xì)胞的需求，那么能量供應(yīng)就會耗盡，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。
      2014年，研究人員發(fā)表了頭個關(guān)于細(xì)胞能夠在大腦中傳輸線粒體的證據(jù)，但其似乎更類似于丟棄“垃圾”。當(dāng)神經(jīng)元排除受損的線粒體時，星形膠質(zhì)細(xì)胞會吞噬它們使其分解。美國查爾斯頓麻省總醫(yī)院神經(jīng)學(xué)家Eng Lo和Kazuhide Hayakawa希望了解這種傳輸機(jī)制是否可通過其他渠道進(jìn)行，即星形膠質(zhì)細(xì)胞向處于崩潰邊緣的神經(jīng)元捐助仍在運(yùn)行的線粒體。其他團(tuán)隊的研究也支撐這一觀點(diǎn)，例如2012年一項研究發(fā)現(xiàn)，來自骨髓的干細(xì)胞能夠向嚴(yán)重受損的肺部細(xì)胞提供線粒體。
      為了解這種捐助是否在大腦內(nèi)發(fā)生，Lo、Hayakawa與中國北京的研究者合作，驗證星形膠質(zhì)細(xì)胞是否能夠通過誘導(dǎo)成為驅(qū)逐性的健康線粒體。Lo說，此前的研究表明，星形膠質(zhì)細(xì)胞可利用一種叫作CD38的酶獲悉神經(jīng)元的“求救”信號。這種酶是機(jī)體對受傷或損傷作出的應(yīng)答，也是由星形膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生的。當(dāng)Lo和同事通過基因編輯的小鼠生成過量的CD38后，來自這些嚙齒類動物的星形膠質(zhì)細(xì)胞能夠排除大量靜止不動的線粒體粒子。研究人員隨后將富含線粒體的液體放入另一個含有瀕臨死亡的小鼠神經(jīng)元的培養(yǎng)皿中，發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞能夠在24小時內(nèi)吸收線粒體。這些重新“充電”后的神經(jīng)元還會長出新的分支、生命周期更長，并且比沒有接受替換“電池”的細(xì)胞擁有更高水平的三磷酸腺苷，表明星形膠質(zhì)細(xì)胞的線粒體是有益的。
      接下來，該團(tuán)隊需要了解同樣的現(xiàn)象是否存在于活體動物體內(nèi)。為此，他們使活體小鼠產(chǎn)生中風(fēng)癥狀，并向其受損腦區(qū)注射了由星形膠質(zhì)細(xì)胞生成的線粒體。24小時之后，研究人員殺死了這些小鼠，切開其腦部，在顯微鏡下檢查了它們的組織。研究人員看到，這些小鼠的神經(jīng)元不僅吸收了線粒體，而且與那些沒有接受線粒體混合物的小鼠相比，其體內(nèi)可提高受損細(xì)胞存活率的分子也顯著升高。
      *后，該團(tuán)隊測試了CD38是否是線粒體傳輸所必須的。他們在小鼠體內(nèi)注射了用于干擾這種酶功能的RNA短片段。該團(tuán)隊在7月27日發(fā)表于《自然》的文章中表示，接受**的模擬“中風(fēng)”小鼠神經(jīng)元中的星形膠質(zhì)細(xì)胞線粒體變得更少。與那些CD38未受阻的嚙齒類動物相比，這些小鼠的神經(jīng)系統(tǒng)(Nervous System)測試要糟糕兩倍。Lo強(qiáng)調(diào)說，這一工作僅僅是“概念性證據(jù)研究”，但他補(bǔ)充說這些神經(jīng)系統(tǒng)(Nervous System)測試的結(jié)果“有助了解這種酶在臨床上具有相關(guān)性”。
      考慮到CD38在包括**系統(tǒng)(immune system)在內(nèi)的整個機(jī)體中具有重要的角色，這些數(shù)據(jù)對開始研究能增加或改變其活性的**“仍然過早”，阿拉巴馬州伯明翰大學(xué)微生物學(xué)家Frances Lund說。例如，目前尚不明確線粒體的傳輸是否由CD38的水平導(dǎo)致，還僅僅是與其存在相關(guān)性。
盡管如此，賓夕法尼亞州匹茲堡大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)家June Chen依然對這項發(fā)現(xiàn)抱有很大期望，認(rèn)為它或有助于形成**線粒體功能性障礙**的新療法。例如，帕金森癥就是一種與線粒體功能異常相關(guān)的神經(jīng)退行性**，大腦某些區(qū)域分泌多巴胺的神經(jīng)元大量死亡。他表示，如果研究證明是成功的，那么臨床醫(yī)學(xué)家未來有**或能將健康的線粒體輸送給受損卻依然有活性的神經(jīng)元。
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