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Science:血管指导大脑发育 2018-08-31 09:07:37      来源: 原创       责编: 管理员

大脑的功能和内环境稳定(homeostasis)依赖于其复杂的细胞网络之间的通信。因此,大脑中不同细胞群体的发育需要在时间和空间上加以协调。在一项新的研究中,来自德国法兰克福大学、美因茨大学、马克斯-普朗克脑研究所和吉森大学的研究人员报道血管在协调大脑内的神经元细胞网络的正常发育中发挥的新功能。相关研究结果发表在2018年8月24日的Science期刊上,论文标题为“Endothelial Dab1 signaling orchestrates neuro-glia-vessel communication in the central nervous system”。论文通信作者为Amparo Acker-Palmer。

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图片来自Science, doi:10.1126/science.aao2861


众所周知,大脑中的血管形成是为神经元和神经胶质细胞提供氧气和营养物所必不可少的,这就在代谢上为神经元网络提供支撑。


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为了研究血管和神经元之间的通信,Acker-Palmer团队着重关注神经血管发育的不同方面。首先,他们利用小鼠视网膜中的血管形成作为一种成熟的方法来研究对血管生长很重要的分子。通过使用这种方法,他们发现作为一种之前已证实影响神经元迁移的分子,Reelin能够通过激活内皮细胞中表达的ApoER2受体和Dab1蛋白而以一种非常相似的信号转导机制独立地影响血管生长。


大脑皮层在记忆、注意力、感知、语言和意识等所有基本功能中起着关键作用。大脑皮层中的神经元是成层组装的,而且这种组装是在胚胎发育过程中建立的。Acker-Palmer,“我们决定完全剔除内皮细胞中的Reelin信号级联反应,并观察这是如何影响大脑皮层中的神经元和神经胶质细胞排列。”利用这个系统,这些研究人员揭示了令人惊讶的发现,即内皮细胞指导神经元在大脑皮层中的正确定位。从机制上讲,这就能够证实内皮细胞分泌堆积在血管周围的胞外基质中的层粘连蛋白(laminin),从而附着在对神经元的正常迁移和大脑皮层的正常发育所必需的神经胶质细胞纤维上。


在成熟的大脑中,神经胶质细胞也会包裹毛细血管,阻止血液中的有害物质进入大脑。这被称为“血脑屏障”,而且它是在大脑中形成的维持内环境稳定所必需的结构。重要的是,Acker-Palmer和她的团队还证实在大脑皮层中,内皮细胞用于协调神经元迁移的信号级联反应也被用来建立血脑屏障中的通信。一些神经精神疾病和神经退行性疾病与异常的神经血管通信有关。因此,了解参与这种通信的信号通路和机制是寻找治疗痴呆症和精神疾病的新方法的基础。

参考资料:

Marta Segarra1,*, Maria R. Aburto1,2,*, Florian Cop et al. Endothelial Dab1 signaling orchestrates neuro-glia-vessel communication in the central nervous system. Science, 24 August 2018, 361(6404):eaao2861, doi:10.1126/science.aao2861.

Jean-Leon Thomas. Orchestrating cortical brain development. Science, 24 August 2018, 361(6404):754-755, doi:10.1126/science.aau7155.

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