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成年人的大脑永不再产生新的神经元?那怎么办!

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预计阅读时间: 10 分钟

1928年,现代神经科学之父圣地亚哥·拉蒙-卡哈尔(Santiago Ramón y Cajal)宣称,成年人的大脑永远不会产生新的神经元。他写道:

一旦发育结束,增长和再生的源泉……就不可挽回地枯竭了。在成年人的大脑中,神经通道是固定的、终止的和不可改变的。一切都必然凋零,或许没有什么可以再生。


90年过后,我们仍不清楚拉蒙-卡哈尔的说法究竟是对,还是错。

数十年来,科学家一直认为,胚胎和婴儿的大脑都会进行“神经发生”(neurogenesis,即生成新的神经元),但在成年后便会戛然而止。但从上世纪80年代开始,这一观点逐渐受到了质疑。



大脑神经元神经细胞

如果说,神经元细胞真的不能再生的话?那么,未来我们能否找到办法来恢复生成新神经元的能力,并以此去治疗中风、阿兹海默症以及其他神经退行性疾病呢?

1

究竟什么是神经元?


神经元是神经系统的主要通信细胞类型。

每个神经元都有一个细胞体,通过制造蛋白质和能量使细胞保持活力。细胞核也充当细胞的大脑,因为它能处理所有传入的信息并告诉神经元做什么,从细胞核,长轴突和树突分支出来以发送和接收来自其他细胞的信息。



在轴突的末端,有一些称为轴突末梢的结构,通过接触其他神经元的树突,形成称为突触的专门连接。当神经元彼此交谈时,它们会发送电子或化学信息,这些信息可能导致下一个神经元向其轴突发射动作信号。以这种方式,信号可以沿着整个神经元链发送。为了加速信号传导,许多神经元被称为髓鞘的脂肪层隔离,类似于导线绝缘的方式。


在你的大脑中,你的神经元帮助你学习,阅读,写作,骑自行车,形成记忆,甚至有情感。神经元是使我们成为自己的基石,并且允许大脑的许多复杂过程发生。神经元信号也可以通过脊髓从你的大脑远距离传播,来告知你移动肌肉和四肢,同时神经元也可以将皮肤的触摸感觉带回大脑。

2

神经元如何用于治疗神经系统疾病?


许多神经系统疾病主要表现为神经元的受损并死亡。科学家将这一过程称为神经退行性疾病。最大的神经退行性疾病是阿尔茨海默病和帕金森病。




在阿尔茨海默病中,神经元的变性导致人们忘记事物。在帕金森病中,负责运动的大脑神经元丢失,导致患者难以行走和移动。

如果有人跌倒或发生车祸,其神经元也会受伤。如果头部受到影响,我们称之为创伤性脑损伤。如果脊髓受到影响,我们称之为创伤性脊髓损伤。神经元的缺失使得神经系统正常传递信息链的功能被打破。

治疗神经退行性疾病和中枢神经系统损伤的一种可行性方法是:通过细胞移植替换死亡或受损的神经元。如果新的神经元可以替代损失的神经元,患者或许能够重新获得记忆或运动等功能。




首先,没有简单的方法从身体内收集神经元用作治疗。大脑和脊髓中存在有限数量的神经元,这两个神经元都是难以接近的区域,并且神经元大多数不会再生长。

其次,神经元不是唯一受神经变性影响的细胞。神经系统中还有其他细胞称为神经胶质细胞,围绕着神经元的中枢神经系统提供支持、保护和营养。胶质细胞也可能因疾病和损伤而丧失。

3

多功能干细胞

究竟能为我们做什么呢?


为了克服障碍,科研人员研究了一种叫做干细胞的特殊细胞,它可以做两件重要的事情。

第一:干细胞可以自我更新,这意味着他们可以不断制作自己的新副本;

第二:干细胞能够区分转化,意思是它们可以转化为其他类型的细胞。

第一个用于研究的干细胞是胚胎干细胞(ESC)

胚胎干细胞是多能的,意味着它们可以分化成体内任何类型的细胞,从心脏细胞到脑细胞再到肌肉细胞。然而,胚胎干细胞不能由自己的细胞形成——它们必须来自胚胎,因此细胞来源有限。



最近,科学家们发现,通过添加将信号传递到细胞中的特定分子,可以从体内的任何细胞制备具有与胚胎干细胞相似性质的干细胞。

这些细胞被称为诱导多能干细胞(iPSCs)。iPSC大有用途,因为它们具有ESC的所有功能,它们可以由人自己的细胞制成。此外,iPSC可以还可以由皮肤细胞制成,这种细胞很容易获得,无需手术,并且有大量的皮肤细胞可供使用。

4

新发现:通过多能干细胞制造神经元细胞的有效新方法


自发现将胚胎干细胞和iPSC转化为神经干细胞和神经元的方法以来,人们对如何用它来治疗大脑和脊髓疾病充满好奇。在接下来的10到20年间,我们希望科学家们能够弄清楚如何使NSCs和神经元移植到患者体内后能够更好地存活。我们还期望找到用于在移植的细胞与被治疗的人或动物的神经元之间建立连接的新方法。

近日,一项刊登在国际杂志NatureCommunications上的研究报告中,来自德国科隆大学的研究人员通过研究发现了一种通过多能干细胞来制造神经元细胞的有效新方法。



随着多细胞有机体的起源,多能干细胞就能够分化成为机体所有类型的细胞,这些细胞能在培养基中无限增殖,因此其被认为是永恒不朽的,而多潜能性的黄金标准就是胚胎干细胞(ESC)。诸如皮肤细胞等体细胞能够被重编程产生iPSCs,而新产生的ipsCs和ESCs一样具有类似的特性;同样地,多能干细胞对于再生医学研究至关重要,因为其可以作为健康分化细胞的潜在来源,包括神经元细胞等。

此外,这些细胞还能代表一类无价的资源,帮助研究人类的发育机制以及多种疾病的发病原因。比如,可能使我们能够使用干细胞成功治疗帕金森病,阿尔茨海默病,多发性硬化症,创伤性脑损伤,中风,脊髓损伤等疾病,以及一系列影响人们的其他问题。




然而,成功治疗这些疾病的目标不能由一个人来实现。寻找基于干细胞的治疗方法,需要世界各地的人们进行团队合作,包括科学家,医生,资助研究的政府,愿意参与临床试验的患者,以及有助于大量增长的公司。干细胞,这项工作还可以利用下一代年轻科学家的帮助,他们可以为该领域带来新的想法,并有助于推动这项研究的进展。

参考资料:

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