反转?成人大脑中存在丰富的新生神经元

2018年04月13日 来源:DeepTech深科技

  此前,《Nature》发表的一篇论文称,成人的大脑海马体就不再产生神经元。然而,4月5日刊登在 《Cell Stem Cell》杂志上的一项新研究却反驳了这一观点。

  研究人员在该脑区发现了数以千计的未成熟神经元。此发现与近期“显示仅有极少未成熟神经元”的结果相左。若果真有如此多的神经元,则意味着成人也具有神经发生。

  据 Cell Stem Cell4 月 5 日报道,成年人海马中含有数千个未成熟神经元。该结果与上个月发表在 Nature 上的一篇文章结论相左。后者称,在成年人脑中并没有发现存在神经前体细胞或未成熟神经元的证据。这样矛盾的发现使人们怀疑研究人员尚未完全理解成年人大脑的学习记忆中心——海马区的细胞发生过程。

  并不参与此项研究的威斯康星大学麦迪逊分校神经生物学家 Xinyu Zhao 表示:“关于成人神经发生方面的争论由来已久。”她说,Cell Stem Cell 的最新成果具有重要意义,是因为其运用了动物神经发生学的金标准——立体测量学(stereology)来计算健康人海马内未成熟及成熟神经元,该方法可在样品已切成片段的情况下,确定组织中个体细胞类型的数量。

  “我从未见过任何人在人体组织中这样做过。这主要受制于人体组织的可用性,”Zhao 说,“更值得注意的是,这项研究所用的是全海马组织。”

  在此项新研究中,哥伦比亚大学的神经学家 Maura Boldrini 及其同事对 28 名死亡不足 26 小时的 14 至 79 岁的健康人死后脑组织进行了检查。考虑到过去的研究报道了老年人脑中新神经元发育的混合结果,该小组想知道其是否能够识别人脑组织中神经发生的迹象。为此,该团队用标记抗体染色量化海马细胞中特定蛋白的丰度:神经祖细胞用 GFAP、巢蛋白(nestin)和 Sox2 标记;中间神经祖细胞用 Ki-67 和巢蛋白标记;未成熟的颗粒神经元用 DCX 和 PSA-NCAM 标记;成熟的颗粒神经元用 NeuN 标记。

  此前 Nature 的研究也选用了相同的标记来探测这些不同的神经元细胞,但 Baldrini 指出,Nature 文章中,部分组织样本在固定时死亡已超过两天,并且该文研究人员并没有对整个海马进行检查。

  Boldrini 的研究小组发现,与年轻人相比,老年人的齿状回(dentate gyrus)前部和中部(被认为是海马中神经发生的区域)的神经前体细胞库更小。尽管如此,老年人的齿状回前部、中部和后部每个区域仍平均含有约 1000 个神经祖细胞。而中间神经祖细胞则似乎并没有随着年龄的增长而降低。

  所有脑样本都含有数以千计的中间神经祖细胞。不仅如此,老年人的各个齿状回区域也含有几千个未成熟的神经元,这暗示神经形成率可能不会因人体的衰老而下降。

  此外,研究人员在老年人齿状回前部发现了少量形态异常的 PSA-NCAM+细胞。该团队认为,这“可能表示神经可塑性下降”。

图 | 青年(左)和老年(右)脑中染色神经祖细胞(粉红色)的比较。来源:MAURA BOLDRINI

  Boldrini 解释说,如果细胞没有迁移或发芽树突(可能改变细胞形态),那么这些变化则意味着细胞将很难整合入已有回路。此外,该小组发现,与年轻人相比,老年人齿状回前区的新血管发育较少。Boldrini 解释道,齿状回前区与负责恐惧与压力的杏仁核相连,与情感有关。“这项新结果表明,前区可能更易老化,”她说。

  对此,Nature 研究的共同作者、加州大学旧金山研究所(UCSF)的 Shawn Sorrells 和 Mercedes Paredes 致信 The Scientist 辩称:“(尽管新研究)提供了一些有趣的证据来证明成年人海马血管发育下降,但我们对他们把细胞染色实验作为证明成年人脑中存在新神经元的做法提出质疑。”

  Sorrells 和 Paredes 强调,鉴定海马内新神经元是一大技术挑战。虽然,在最近的研究中,他们进行了与 Boldrini 及其同事类似的观察,但在对所讨论的细胞形状和外观进行了广泛的额外分析(包括电子显微镜和基因表达)之后,UCSF 研究人员确定,实际上,这些细胞并非年轻的神经元或神经祖细胞,反而是完全不同类型的细胞。

  “基于这项新研究中表明的假定年轻神经元的数量,如果它们确实存在的话,我们应该能够很容易就检测得到。因此,这些细胞身份可疑,”Sorrells 和 Mercedes 写道。“目前,我们并不认为这项新研究能撼动我们最近发表的观察结论:如果神经发生在成年人类海马中真的能继续进行,那么这种情况也是非常罕见的。”

  这样的染色试验或组织学研究具有局限性。例如,如果延迟时间长,如一个人的死亡和其组织被固定、分析存在几天的间隔,那么蛋白质水平则可能降低。不同的制备方式也可能会导致不同的结果。“我决不会仅凭这一种方法就断定神经发生是否存在,”Zhao 说。此外,她建议研究人员研发更多追踪成人神经发生的新方法。

 

  参考:https://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/52230/title/Abundant-Neurogenesis-Found-in-Adult-Humans--Hippocampi/

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