信号阻断老年人大脑中的干细胞分裂
![The image depicts Id4 (blue) and GFAP (black) expression in genetically labeled stem cells and their progeny (magenta) in the hippocampus of the mouse brain. The image presents an artistic coloration of the spatial and molecular factors in a niche. Credit: University of Basel 信号阻断老年人大脑中的干细胞分裂](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2019/1-signalblocks.jpg)
来自巴塞尔的科学家研究了小鼠大脑中干细胞的活动,并发现了控制细胞增殖的关键机制。根据研究人员的说法,基因调节因子Id4控制着干细胞是保持静止状态还是进入细胞分裂。研究结果发表在细胞的报道这可能与治疗人类大脑中的神经退行性疾病有关。
是否干细胞也发生在人类的大脑一直存在争议。今天,人们认为大脑可以在一生中形成新的神经元是肯定的。阀杆细胞研究发现,这一过程的背后局限于大脑中的特殊区域,即所谓的生态位,这些区域提供了调节干细胞自我更新和分化的关键信号。然而,随着年龄的增长,干细胞变得越来越不活跃,分裂的频率也越来越低。它们会过渡到“静止”或休眠状态。
过度活跃的信号通路抑制细胞分裂
到目前为止,尚不清楚为什么成年和老年大脑中的干细胞会进入休息状态。巴塞尔大学生物医学系Verdon Taylor教授领导的研究小组现在已经发现了阻止干细胞进入的因素细胞分裂.他们正在更详细地研究所谓的Notch信号通路,这是一种调节大脑中干细胞活动的核心通路。
这项研究表明,Notch2信号通路控制着一种被称为Id4的特定转录调节因子的表达。一旦表达,Id4会抑制干细胞的分裂,并阻止成年大脑海马体中新神经元的产生。Notch2信号在某些细胞中维持高水平的Id4神经干细胞,从而解释了为什么这些干细胞在成人和老年人的大脑中越来越多地进入休息状态。
随着大脑年龄的增长,Notch2-Id4通路进入一种过度活跃的状态,呈现出一种强大的分子制动器,抑制干细胞的激活和神经元的产生。相反,这个通路的失活会释放刹车,使新神经元的产生成为可能——即使在老年小鼠的大脑中也是如此。
可逆静息态
结果表明,哺乳动物大脑干细胞处于可逆静息状态,受生态位信号和因子的调控。通过控制信号通路,可以特异性地刺激新神经细胞的产生。
这项研究提供重要的信息成年小鼠大脑神经发生的基本机制。由于Notch信号通路广泛存在于大多数生物体中,研究人员希望这些发现也能转移到人类身上。通过这种方式,由退行性疾病和神经精神疾病引起的脑损伤可以在未来得到修复。