神奇!小龙虾血细胞可直接转化成神经元


 

内容摘要

人类只能从特定的干细胞中分化出神经细胞,最近的研究却发现,小龙虾可以将血细胞转化成神经元来支持视觉和嗅觉回路。

 

神奇!小龙虾血细胞可直接转化成神经元 科技世界网

说到小龙虾,你可能会立刻联想到一顿美味,但是,小龙虾的神经系统并不为人所熟知,然而,最新的科学研究发现了一个有趣的现象:小龙虾竟然可以从血液中生长出新的脑细胞。

从血液中生成脑细胞

人类只能从特定的干细胞中分化出神经细胞,最近的研究却发现,小龙虾可以将血细胞转化成神经元来支持视觉和嗅觉回路。尽管小龙虾与人类在进化进程上有很大不同,但是这一发现也许可以为人类研究自己的脑细胞提供新思路。

小龙虾,学名克氏原螯虾,是一种隶属于甲壳亚门软甲纲十足目鳌虾科的淡水虾类。喜欢生活在湖泊、池塘、沼泽及水流缓慢的小溪等平静的水体中,有很强的攀援和掘洞能力。

对于从小龙虾到人类等大多数生物来说,嗅觉神经始终处于动态平衡的状态:一方面不断受到损伤,一方面又持续重生。

小龙虾修复神经的方式很独特,它们将大脑基层中名为“巢(niche)”的簇状物作为神经元宝宝的育儿所。

在小龙虾体内,每天会有约100个细胞吸附在巢上,随后每个细胞分裂成两个,并从巢上迁移出来,这就是成熟神经元的前体。

其中,那些注定要成为嗅觉神经的细胞会迁移到大脑中特定的神经簇(9号、10号神经簇)上,在那儿经历变身为新嗅觉神经的最后阶段。试想一下,如果没有补给,巢中形成的神经元前体会逐渐耗尽,然而这种现象并未发生,这意味着它们必定是在秘密地源源不断地生成。

美国马萨诸塞州韦尔斯利学院的芭芭拉?贝尔茨从细胞培养实验中发现,原来吸附在巢周围的竟然是小龙虾的血细胞。

首先,贝尔茨用一种可以控制血细胞产生数量的化学物质——“造血激素1”,来研究小龙虾的血液中究竟发生了什么。她在实验中发现,这种化学物质可以改变巢中细胞的数量,那里血细胞越多就意味会有越多的新生神经元。

随后,贝尔茨和她的研究团队从小龙虾体内提取出血细胞,用DNA染料标记,再注射到另外的小龙虾体内。3天后,他们发现标记物在巢周围出现。7天后,标记物到达9号和10号神经簇。7星期后,被标记的细胞开始分泌神经递质——血细胞成功转变为神经细胞。

对人类相关疾病治疗的启发

贝尔茨说,血细胞转变为脑细胞的过程仍然是个谜,然而,对该机制的探索,终有一天能帮助我们为人类的相关疾病找到治疗方案。

“这个研究意义非凡,”伦敦大学学院的克里斯?梅森评价说,“它展示了通常被认为属于完全独立的两个系统的细胞——造血细胞和造神经细胞——之间的联系。”

如何重新生成神经元一直是研究神经退行性疾病,如帕金森病的关键。

“神经元通常被认为是由干细胞转化而成,”贝尔茨指出,“小龙虾的神经元前体与人类的干细胞功能相似,只是人类干细胞不需要依靠媒介帮助,自身就具有重生的能力。”

在人体内,一个干细胞分裂成两个,其中只有一个发生迁移并且分化出特定的功能细胞,而另一个继续分裂出更多的干细胞。

“从小龙虾到人类,还有很长的路要走,”美国梅奥医学中心再生神经生物学实验室的安东尼?温德班克说,“然而,正如秀丽隐杆线虫、果蝇和斑马鱼,我们可以从这些简单的生物体模型中学到很多。”

分化,即细胞从一种类型转变成另外一种的现象,是再生医学领域的重要研究内容之一。剑桥大学的约翰?戈登和日本京都大学的山中伸弥就曾因为成功将人体表皮细胞诱导为具有分化功能的干细胞,而荣获2012年诺贝尔生理学或医学奖。

然而,与他们的人工诱导不同,小龙虾实验中细胞间的转化完全是自然过程。如果未来的研究能够进一步揭示小龙虾血细胞重组为神经元的过程,这将为很多人体疾病的治疗指出新的、更好的研究方向。

文  中国新闻网

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