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神经元之间的联系需要学习和形成新的记忆

发布时间:2019-07-31 17:06:57 来源:生物帮

约翰斯·霍普金斯大学医学研究人员利用小鼠和人体组织报告了新的证据,即大脑中一些(但不是全部)“辅助”细胞群中的蛋白质被称为星形胶质细胞,在指导形成星形胶质细胞方面起着特殊的作用。神经元之间的联系需要学习和形成新的记忆。

 

研究人员使用基因工程小鼠和较少的此类连接进行繁殖,进行了概念验证实验,证明他们可以通过纳米粒子提供校正蛋白质,以替换缺陷神经高速公路上“道路修复”所需的缺失蛋白质。

由于这种结缔组织网络由于阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病或某些类型的智力残疾(如诺里病)而丢失或损坏,研究人员表示,他们的研究结果推进了再生和修复网络的努力,并有可能恢复正常的大脑功能。

该研究结果在5月出版的“自然神经科学”中有所描述。

“我们正在研究星形胶质细胞如何发挥功能的基础生物学,但也许已经发现了一种新的靶点,有朝一日能够通过新型治疗方法干预神经退行性疾病,”Jeffrey Rothstein医学博士说。,John W. Griffin脑科学研究所所长,约翰霍普金斯大学医学院神经学教授。

“虽然星形胶质细胞看起来在大脑中看起来都很相似,但由于大脑功能的区域差异和某些疾病的观察到的变化,我们可能会在大脑中发挥专门的作用,”Rothstein说。“希望学习利用这些不同星形胶质细胞群体的个体差异可以让我们指导大脑发育甚至逆转某些大脑条件的影响,而我们目前的研究已经提出了这种希望。”

在大脑中,星形胶质细胞是支持细胞,可作为指导新细胞,促进化学信号传导和清除脑细胞代谢副产物的指导。

Rothstein的团队专注于特定的星形胶质细胞蛋白,谷氨酸转运蛋白-1,之前的研究表明,在神经退行性疾病的脑部某些部位,星形胶质细胞会丢失。像生物真空吸尘器一样,蛋白质通常在消息被发送到另一个细胞后从神经元之间的空间吸收化学“信使”谷氨酸,这是结束传播和防止谷氨酸毒性水平积累所需的步骤。

当这些谷氨酸转运蛋白从大脑的某些部位消失时 - 例如肌萎缩侧索硬化症(ALS)患者的运动皮质和脊髓 - 谷氨酸会持续太长时间,发出过度刺激并杀死细胞的信息。

为了弄清楚大脑如何决定哪些细胞需要谷氨酸转运蛋白,Rothstein及其同事专注于基因前面的DNA区域,通常控制制造蛋白质所需的通断开关。他们通过遗传工程改造小鼠,在基因被激活的每个细胞中发红光。

通常,谷氨酸转运蛋白在所有星形胶质细胞中开启。但是,通过使用来自谷氨酸的开关开关的1,000-和7,000位DNA代码片段,大脑中的所有细胞都发出红光,包括神经元。直到研究人员从这个位置尝试了最大的8,300位DNA代码序列,研究人员才开始在红细胞中看到一些选择。这些红细胞都是星形胶质细胞,但仅在小鼠大脑皮质的某些层中。

因为他们可以识别这些“8.3红色星形胶质细胞”,研究人员认为它们可能具有与大脑中其他星形胶质细胞不同的特定功能。为了更准确地了解这些8.3红色星形胶质细胞在大脑中的作用,研究人员使用细胞分选机将红色星形胶质细胞与小鼠大脑皮质组织中未着色的星形胶质细胞分开,然后确定哪些基因被打开到高于与未着色的细胞群相比,红色中的常见水平。研究人员发现,8.3红色星形胶质细胞可以转换高水平的基因,该基因可以编码一种叫做诺里蛋白的不同蛋白质。

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