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2024-03-19 15:46:04

迁移神经元中生长锥的发现参与促进损伤后大脑中的神经元迁移和再生

导读 迁移神经元尖端的结构和功能仍然难以捉摸。在这里,由名古屋市立大学和国立生理科学研究所教授 Kazunobu Sawamoto 及其实验室工作人员 ...

迁移神经元尖端的结构和功能仍然难以捉摸。在这里,由名古屋市立大学和国立生理科学研究所教授 Kazunobu Sawamoto 及其实验室工作人员 Chikako Nakajima 和 Masato Sawada 领导的研究小组发现,表达 PTPσ 的生长锥能够感知细胞外基质,驱动受伤大脑中的神经元迁移,从而导致功能恢复。

神经干细胞存在于出生后的哺乳动物大脑中并产生新的神经元。新的神经元向损伤部位迁移,促进神经元迁移导致脑损伤后功能恢复。然而,对损伤部位神经元迁移有抑制作用,其机制需要阐明,以改善损伤部位新神经元的募集,从而促进脑损伤后的恢复。迁移的神经元在其尖端具有轴突生长锥样结构,但这种结构在神经元迁移中的作用尚未完全了解。

泽本的研究小组致力于阐明小鼠大脑迁移神经元的生长锥状结构的功能。研究人员使用超分辨率显微镜来研究神经元尖端的细胞骨架动力学和分子特征。他们表明尖端结构与轴突生长锥具有重要的功能。简而言之,培养的迁移神经元的生长锥通过酪氨酸磷酸酶受体型西格玛(PTPσ)响应外部信号,以引导迁移的方向性并启动其细胞体的运动。生长锥通过 PTPσ 响应硫酸软骨素 () 并崩溃,从而抑制神经元迁移。在存在 的情况下,生长锥在与硫酸乙酰肝素 (HS) 相互作用时可以恢复到其延伸的形态,从而重新启用神经元迁移。

Sawamoto 说:“为了研究 HS 逆转 抑制作用的作用是否可以促进受伤大脑中的神经元迁移,有必要将含有 HS 的生物材料应用于富含 的受伤大脑。”

接下来,他们采用了含有 H2S 的明胶纤维无纺布,这是一种为迁移神经元等细胞提供结构支架的生物材料。他们表明,应用的含 H2S 纤维促进了受伤大脑中生长锥的延伸和神经元迁移。此外,植入富含 H2S 的明胶织物可促进成熟神经元的再生并恢复神经功能。这些结果表明,阐明生长​​锥介导的与局部细胞外环境相互作用的分子机制可能有助于开发基于促进神经元迁移的新再生技术。

其他小组最近的研究表明,衰老会改变大脑细胞外基质(包括 PG)的物理特性。

“鉴于迁移神经元的生长锥作为抑制性细胞外条件下神经元迁移的引物,有必要进一步研究生长锥介导的从内源性来源招募新神经元到受损部位的治疗是否也适用于老化的大脑,”中岛评论道。

该研究的完整结果发表在《自然通讯》上。