世界首次!名古屋市立大学等科研机构发现了存在于新生儿期的脑损伤后的神经再生机制

生命科学 2017年12月26日

名古屋市立大学大学院医学研究科的澤本和延教授、神農英雄研究员通过与东京医科齿科大学及西班牙瓦伦西亚大学等科研机构的共同研究,利用小鼠实验于世界首次发现了仅存于新生儿期的脑损伤后的神经再生机制。为新生儿脑损伤再生医疗的发展带来了希望。该研究成果于日本时间2017年12月22日被刊登在美国科学杂志《Cell Stem Cell》的网络版上。

虽然围产期医疗的进步使得新生儿存活率有了极大的改善,但每年仍有数千名新生儿患有缺氧缺血性脑病等脑损伤疾病。遗憾的是,现阶段还没有使受损伤而失去的神经细胞(神经元)再生的治疗方法。

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图1. 发生在新生儿期的脑中神经元的再生

在脑的形成期,神经元由神经元干细胞中产生。为神经元的移动提供支架作用的放射性胶质细胞,在新生儿出生后便会立即消失。研究团队利用小鼠的研究实验发现,只有在新生儿期发生脑损伤的个体中这种放射性胶质细胞才不会消失,而会继续存在一段时间。并且,在新生个体的脑室下区存在着神经干细胞在不断地产生神经元。新生的神经元以还未消失的放射状胶质细胞为支架移动到脑损伤部,并且在脑损伤部发育成熟(图1)。在移动的神经元和放射状胶质细胞中都能发现一种叫“N-钙粘着蛋白”的粘结分子,它们相互结合而形成粘接结构(图2)。研究团队还做了利用腺病毒让放射状胶质细胞中的N-钙粘着蛋白失去活性的实验。结果发现之前形成的粘接结构会减少并变得不规则,从而导致沿放射状胶质细胞移动的神经元的比例减少,而且移动速度也会变慢。研究团队还发现,神经元在带有N-钙粘着蛋白的支架上移动时,有一种叫做RhoA的能够促进细胞移动的蛋白质被激活(图2)。这说明,神经元和放射状胶质细胞通过N-钙粘着蛋白形成粘结构造,并进一步借助被激活的RhoA蛋白,使得神经元能够高效地向脑损伤部移动。

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图2. 神经元与支架的关系

接下来,为了验证通过向脑内植入神经元所依附的支架能否促进脑损伤后的神经元的再生问题,研究团队制作了模仿放射状胶质细胞的人工支架(N-cadherin sponge)。通过向受损伤的脑内植入N-cadherin sponge,研究团队发现不仅新生儿期的个体,成体期个体的向受损部移动的神经元的个数也有了有效的增加。通过对一系列的运动机能检测进行评价,植入N-cadherin sponge的小鼠的脑损伤后的行走能力有了显著的恢复(图3)。

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图3. 人工支架的植入使小鼠的行走能力得到有效改善

该研究成果阐述了通常出生后立即消失的放射状胶质细胞在新生儿期的脑损伤个体中,对神经元的移动、移动后的神经元的再生、以及神经学意义上的机能恢复都起着重要的作用。若将这种只存在于新生儿期的神经再生机制运用于人体,将有望促进新生儿脑损伤的再生医疗的发展。

文/客观日本编辑部
图/来自名古屋市立大学、自然科学研究机构生理学研究所新闻稿

相关链接:
名古屋市立大学、自然科学研究机构生理学研究所新闻发布(日语)[网址]

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