研究人员揭开神经元更新过程中脑细胞有效替换旧蛋白质的秘密

研究人员揭开神经元更新过程中脑细胞有效替换旧蛋白质的秘密神经元内部类似工厂流水线的艺术表现：破旧的蛋白球被更新、充满活力的蛋白球取代和升级。资料来源：奥本大学物理系这项题为"RecentlyRecycledSynapticVesiclesUseMulti-CytoskeletalTransportandDifferentialPresynapticCaptureProbabilitytoEstablishaRetrogradeNetFluxDuringISVEinCentralNeurons"的研究解释了脑细胞中老蛋白的运输和再循环。奥本大学物理学助理教授MichaelW.Gramlich博士解释说："大脑中的细胞会定期更换老化蛋白质，以保持高效思维。然而，老蛋白如何被定向运输到需要回收的地方，其确切机制直到现在仍是一个悬而未决的问题。我们的研究表明，有一种特定的途径可以调节老蛋白如何被运送到细胞体，并在那里被回收，从而让新蛋白取而代之。"这一发现对了解大脑健康有着深远的影响。如果没有有效的蛋白质替代，大脑中的神经元就会随着时间的推移而退化，效率也会降低。格拉姆利希博士补充说："我们的工作揭示了一种可调节的途径，这种途径可以调节，以适应大脑功能的增减。这可以防止神经元随着时间的推移而退化。"研究人员综合利用了荧光显微镜、海马细胞培养和计算分析等技术，确定了介导老突触囊泡贩运回细胞体的机制。这项研究由研究生梅森-帕克斯（MasonParkes）和本科生内森-兰德斯（NathanLanders）合作完成。令人印象深刻的是，作为一名本科生，内森-兰德斯进行了高级计算编程，这对理解这项研究的结果至关重要。"我们惊讶地发现，一个简单而可调节的机制决定了老蛋白何时被选择回收，"格拉姆里奇博士强调了他们研究成果的重要性。奥本大学的研究团队对他们的研究成果在进一步了解大脑健康和神经退行性疾病方面的潜在应用感到非常兴奋。他们的开创性工作证明了该机构正在进行的创新研究。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1396335.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1396335.htm

胶质脑细胞帮助记忆的发展：以前未知的空间学习机制被发现

胶质脑细胞帮助记忆的发展：以前未知的空间学习机制被发现星形胶质细胞（黄色）检测到小鼠的空间方向，然后通过信号分子增加树突状尖峰的概率。资料来源：KirstenBohmbach博士/波恩大学医院这是由所谓的突触活动的树突整合等机制实现的。"我们能够表明，所谓的星形胶质细胞或星形细胞在这种整合中起着至关重要的作用，"波恩大学医院细胞神经科学研究所的克里斯蒂安-亨内博格教授博士解释说。"它们调节神经元对特定特征组合的敏感程度"。在他们的研究中，研究人员仔细观察了啮齿动物海马中的神经元。仅在小鼠的海马体中就有大约一百万个这样的位置细胞。每个细胞都对环境特征的特定组合作出反应。海马体是大脑中的一个区域，在记忆过程中起着核心作用。这对于空间记忆来说尤其如此。"在海马体中，有专门从事这一工作的神经元--位置细胞，"亨内博格说，他也是合作研究中心1089（该研究项目的基础）和波恩大学跨学科研究领域"生命与健康"的成员。场所细胞有长长的延伸，即树突。这些树突就像树冠一样弯曲，上面点缀着许多接触点。我们的感官向我们传达的关于某个地点的信息会到达这里。这些接触点被称为突触。"当信号同时到达许多相邻的突触点时，树突中会出现一个强烈的电压脉冲--一个所谓的树突尖峰，"KirstenBohmbach博士解释说，他在这项研究中进行了大部分实验。"这个过程就是我们所说的树突整合。只有当有足够数量的突触同时活跃时，才会出现尖峰。这样的尖峰向细胞体移动，在那里它们可以触发另一个电压脉冲--动作电位"。场所细胞以固定的时间间隔产生动作电位。它们这样做的速度可以有很大差异。然而，当小鼠在一个新环境中确定自己的方向时，它们的位置细胞总是以一种特殊的节奏进行振荡--然后它们每秒产生五到十个电压脉冲。这种节奏导致神经细胞释放某些信使物质。而这正是星形胶质细胞发挥作用的地方。它们有传感器，这些信使物质与之对接，并反过来释放一种叫做D-丝氨酸的物质。"然后D-丝氨酸迁移到地方细胞的树突，"Bohmbach解释说。"在那里，它确保树突尖峰可以更容易地发展，也更强大。当小鼠处于定位模式时，这使得它们更容易存储和识别新的位置。这类似于一个出租车司机集中精力在市中心导航，并记住不断变化的位置。司机旁边的乘客也在看路，但他的思想在其他地方，他注意到的东西较少（然而，在这种注意现象中也有相当不同的过程）。""如果我们抑制小鼠中星形胶质细胞提供的帮助，它们就不太可能识别熟悉的地方，"亨内伯格说。然而，这并不适用于那些特别相关的地点--例如，因为它们构成了潜在的危险。这些地方继续被动物们避开。"因此，我们发现的机制控制了存储或识别位置信息的阈值。这些结果为记忆如何工作和被控制提供了一个新的见解。从中期来看，它们也可能有助于回答某些形式的记忆障碍如何发展的问题。"这些研究成果也是大学内部富有成效的合作的体现。"如果没有与海因茨-贝克教授在实验癫痫学和认知科学研究所的实验室，特别是他的同事尼古拉-马萨拉博士和托拉尔夫-奥皮茨博士的深入合作，这些成果是不可能实现的，"亨内博格强调。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1340531.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1340531.htm

将大脑免疫细胞转化为神经元有助于中风后的康复

将大脑免疫细胞转化为神经元有助于中风后的康复中风或其他脑血管疾病导致脑部血流不畅后，神经元要么受损，要么死亡，造成特有的生理和心理缺陷。现在，日本九州大学的研究人员将大脑的主要免疫细胞小胶质细胞转化为神经元，从而恢复了受中风影响的小鼠的运动功能。该研究的通讯作者中岛健一说："当我们被割伤或骨折时，我们的皮肤和骨骼细胞可以复制，从而治愈我们的身体。但我们大脑中的神经元却不容易再生，因此损伤往往是永久性的。因此，我们需要找到新的方法来安置失去的神经元。"研究人员从之前的研究中得知，在健康小鼠的大脑中，小胶质细胞可以被诱导发育成神经元。中风后，负责清除受损或死亡脑细胞的小胶质细胞向受伤部位移动并迅速复制。该研究的第一作者入江隆说："小胶质细胞数量丰富，而且正好位于我们需要它们的地方，因此它们是理想的转化目标。"研究人员通过暂时阻断右侧大脑中动脉诱导小鼠中风，大脑中动脉是大脑中的主要血管，通常与人类中风有关。一周后，研究人员观察到小鼠的运动功能出现障碍，纹状体中的神经元明显减少，而纹状体是大脑中参与决策、行动规划和运动控制的区域。他们使用慢病毒--一种用作病毒载体的亚类逆转录病毒--将DNA插入中风损伤部位的小胶质细胞。DNA中含有产生NeuroD1的指令，NeuroD1是一种诱导神经元转换的蛋白质。在随后的几周里，这些细胞发育成了神经元。在小胶质细胞中产生NeuroD1蛋白可诱导它们发育成神经元（红色），减少神经元缺失区域（暗斑）。DNA植入三周后，小鼠的运动功能得到改善。到八周时，新诱导的神经元已成功融入大脑回路。当研究人员移除新神经元时，运动功能的改善消失了，这证实了新神经元对小鼠的康复做出了直接贡献。中岛说："这些结果很有希望。下一步是测试NeuroD1是否也能有效地将人类小胶质细胞转化为神经元，并确认我们将基因插入小胶质细胞的方法是安全的。"由于小鼠是在中风后的急性期接受治疗的，此时小胶质细胞已经迁移到损伤部位，因此研究人员下一步计划观察他们是否能在后期阶段让小鼠产生康复效果。该研究发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1391667.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1391667.htm

COVID-19可导致脑细胞融合 - 导致慢性神经系统症状

COVID-19可导致脑细胞融合-导致慢性神经系统症状科学家们发现，像SARS-CoV-2这样的病毒可以导致脑细胞融合，从而导致慢性神经系统症状。这个过程中，神经元要么开始一起发射，要么完全停止工作，为病毒感染对大脑的长期影响提供了一个新的视角，并可能适用于其他感染神经系统的病毒。资料来源：作者SARS-CoV-2是导致COVID-19的病毒，在初次感染几个月后，在"长COVID"患者的大脑中被检测到。表达来自SARS-CoV-2病毒的SpikeSfusogen和人类受体hACE2的融合神经元（黄色）的图像。资料来源：作者"我们发现COVID-19会使神经元经历一个细胞融合过程，这在以前是没有见过的，"Hilliard教授说。"在神经元感染SARS-CoV-2后，穗状S蛋白会出现在神经元中，一旦神经元融合，它们不会死亡。它们要么开始同步发射，要么完全停止运作"。作为一个比喻，希利亚德教授将神经元的作用比作连接厨房和浴室的开关的电线。他说："一旦发生融合，每个开关要么同时打开厨房和浴室的灯，要么都不打开。这对两个独立电路来说是个坏消息。"该发现为病毒感染后持续的神经系统影响提供了一个潜在的解释。Martinez-Marmol博士说："在目前对病毒进入大脑时所发生的事情的理解中，有两种结果--要么是细胞死亡，要么是炎症。但我们已经展示了第三种可能的结果，那就是神经元融合"。Martinez-Marmol博士说，许多病毒在其他组织中引起细胞融合，但也会感染神经系统，并可能在那里引起同样的问题。"这些病毒包括艾滋病毒、狂犬病、日本脑炎、麻疹、单纯疱疹病毒和寨卡病毒，"他说。"我们的研究揭示了病毒感染期间发生的神经系统事件的新机制。"这有可能是神经系统疾病和临床症状的一个主要原因，目前仍未得到探索"。研究人员感谢麦考瑞大学的LarsIttner教授和YaziKe副教授、赫尔辛基大学的GiuseppeBalistreri副教授以及昆士兰大学的KirstyShort副教授和FredericMeunier教授的合作努力。该研究发表在《科学进展》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1364649.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1364649.htm

干细胞揭示了PTSD患者的神经元是如何对压力做出反应的

干细胞揭示了PTSD患者的神经元是如何对压力做出反应的该研究于10月20日发表在《NatureNeuroscienc》上，是首个使用诱导多能干细胞模型来研究创伤后应激障碍的研究。PTSD可在严重创伤后发展，对退伍军人和平民来说都是一个巨大的公共健康问题。根据美退伍军人事务部下属的国家创伤后应激障碍中心的数据，每100个美国人中约有6人在其生命中的某个阶段会有创伤后应激障碍。在美国，约有1200万成年人在某一年中患有PTSD。然而，遗传和环境因素对个人临床结果的贡献程度仍是未知的。为了填补这一信息空白，研究小组研究了从Bronx的JamesJPeters退伍军人事务医疗中心招募的39名患有和不患有PTSD的战斗退伍军人的群组。退伍军人进行了皮肤活检，他们的皮肤细胞被重新编程为诱导多能干细胞。伊坎西奈山精神病学和神经科学教授、JamesJPeters退伍军人事务医疗中心心理健康主任、论文资深作者RichaelYehuda博士说道：“将细胞重编程为诱导多能干细胞，就像把细胞带回它们还是胚胎的时候，并且有能力生成身体的所有细胞。然后这些细胞可以分化成跟该人的脑细胞在发生创伤前具有相同属性的神经元，从而来改变其功能方式。来自这些神经元的基因表达网络反映了由遗传和非常早期的发育贡献导致的早期基因活动，因此它们是‘战斗前’或‘创伤前’基因表达状态的反映。”研究人员KristenBrennand博士表示：“两个人可以经历同样的创伤，但他们不一定都会发展成创伤后应激障碍。在患有和不患有PTSD的人的脑细胞中进行这种类型的建模有助于解释遗传学如何使某人更容易受到创伤后应激障碍的影响。”据悉，Brennand是这项研究的共同领导者。为了模仿引发PTSD的压力反应，科学家们将诱导多能干细胞衍生的神经元暴露在压力激素氢化可的松中，这是人体自身皮质醇的合成版本，被用作“战斗或逃跑”反应的一部分。Yehuda博士表示：“向这些细胞添加应激激素模拟了战斗的生物效应，这使我们能够确定不同的基因网络是如何对脑细胞中的应激暴露做出反应的。”通过利用基因表达分析和成像，科学家们发现患有PTSD的人的神经元对这种药理学触发器过度敏感。另外，科学家们还能确定在暴露于压力荷尔蒙后反应不同的特定基因网络。受PTSD影响的人的细胞内部迄今为止，大多数关于PTSD的类似研究都使用了病人的血液样本。然而由于创伤后应激障碍扎根于大脑，科学家们需要一种方法来捕捉易受该障碍影响的个人的神经元如何受到压力的影响。因此，该团队选择使用干细胞，因为它们具有独特的条件，可以提供一个针对病人的、非侵入性的大脑窗口。Brennand博士说道：“你不能轻易地伸手到一个活人的大脑中拉出细胞，所以干细胞是我们检查神经元在病人身上如何表现的最好方法。”NYSCF科学家使用他们的可扩展、自动化、机器人系统--NYSCF全球干细胞阵列--创建干细胞，然后从PTSD患者身上提取谷氨酸神经元。谷氨酸神经元帮助大脑发送兴奋性信号，以前曾跟PTSD存有关联。“由于这是第一个使用干细胞模型研究PTSD的研究，所以研究大量的个体是很重要的，”共同领导这项研究的DanielPaull博士说道，“在这项研究的规模上，自动化是至关重要的。通过阵列，我们可以制作标准化的细胞，从而在众多个体之间进行有意义的比较，以指出可能对发现新疗法至关重要的关键差异。”利用受压PTSD细胞的特征进行新治疗研究小组的基因表达分析揭示了一组基因，这些基因在接触应激激素后在易受PTSD的神经元中特别活跃。“重要的是，我们在神经元中发现的基因特征在患有PTSD的死者的大脑样本中也很明显，这告诉我们，干细胞模型正在提供一个相当准确的反映在世病人大脑中发生的情况，”Paull博士说道。此外，PTSD和非PTSD细胞对压力的反应的区别，这可以为预测哪些人患PTSD的风险较高提供信息。Paull博士继续说道：“我们的发现真正令人兴奋的是它们为加速诊断和治疗创伤后应激障碍提供了机会。重要的是，拥有一个强大的干细胞模型，为‘菜’中的药物筛选提供了一个理想的途径，甚至跨越不同的病人群体。”“我们正在努力寻找已经被批准的药物，可以扭转我们在神经元中看到的超敏性，”Brennad博士补充道，“这样一来，我们发现的任何药物都将有最快的途径来帮助病人。”研究人员计划继续利用他们的诱导多能干细胞模型进一步研究这项研究指出的遗传风险因素，另外还将研究创伤后应激障碍如何影响其他类型的脑细胞从而帮助扩大治疗发现的机会。一项由团队科学促成的研究Brennad博士说道：“这项研究的特别之处在于，它只能由这个小组完成。它涉及到这个领域中一些最好的临床医生、令人难以置信的干细胞生物学家和令人惊叹的精神病学遗传学家。每个小组都有独特的专业知识，这些都不可能由任何一个小组单独完成。”“这项研究是团队科学力量的真正证明，”Paull博士补充道，“当研究人员联合起来时，我们能够提出更大的问题，做出更大的发现，并希望能够为患者带来更大的改变。”NYSCF临时CEODerrickRossi博士说道：“作为与世界级科学家合作的这一里程碑式研究的一部分，NYSCF从PTSD患者身上生成了有史以来第一个诱导多能干细胞模型，我们感到非常自豪。这项合作工作强调了干细胞模型在研究和揭开挑战性疾病方面的独特价值,以及发现可能导致急需治疗的创新策略。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1331363.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1331363.htm