捕获视频:大脑如何清理死亡神经元?

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捕获视频:大脑如何清理死亡神经元?...《捕获视频:大脑如何清理死亡神经元?

图片来源:Yale University

细胞死亡 是一个进化上保守且普遍存在的过程,发生在大多数器官系统的整个生命周期中,与各种 稳态功能 有关,如发育、免疫调节和抵御细胞内感染病原体

我们的大脑就有一个废物处理系统,可以防止死亡和有毒的神经元堵塞我们的生物途径。

近日,发表在 《Science Advances》 上的一项研究中,来自美国耶鲁大学的科学家们在实验室对小鼠进行了测试,并首次成功捕获到了这一过程的视频(见上图)

关于死亡神经元是如何被清除的,以及大脑对它们的反应,还存在许多未知之处。因此,即使我们还没有证实人类大脑的工作方式是完全相同的,但这项新研究可能是解决其中一些问题的重要一步。

该研究通讯作者、耶鲁大学医学院的神经学家Jaime Grutzendler说:“这是第一次在活体哺乳动物大脑中发现这一过程。”

Jaime Grutzendler

进一步来说,一旦我们能更多地了解大脑清理系统是如何工作的,这些发现甚至可能为与年龄相关的大脑衰退和神经紊乱的治疗提供关键信息。

在这项研究中,研究团队将重点放在负责大脑清理工作的神经胶质细胞上。他们开发了光化学和病毒结合的方法诱导小鼠单个细胞死亡,并将其与活体光学成像相结合,使用荧光标记物追踪神经胶质细胞的路径。

Grutzendler说:“诱导单个细胞死亡,而不是用锤子敲打大脑造成成千上万细胞的死亡,让我们可以研究细胞在死亡后发生了什么,并观察其他参与该过程的细胞。这在以前是完全不可能的,但我们现在能够非常清楚地观察到底发生了什么,并试图理解整个过程。

三种类型的神经胶质细胞,即 小神经胶质细胞星形胶质细胞NG2细胞 被证明参与了一个高度协调的细胞清除过程。 这一过程既清除了死亡神经元,也移除了与大脑其他区域相连的所有途径。 研究人员观察到一个小胶质细胞吞噬了整个神经元及其主要分支(树突),而星形胶质细胞则瞄准较小的连接树突进行清除。他们怀疑NG2可能有助于阻止死亡细胞碎片的扩散。

图片来源:Science Advances

研究人员还证明,如果一种胶质细胞由于某种原因错过了死亡的神经元,其他类型的细胞会在废物清理过程中接管它们的角色。这表明胶质细胞之间正在发生某种通信。

研究中另一个有趣的发现是,年龄较大小鼠的大脑清除死亡神经细胞的效率较低,尽管清除垃圾的细胞似乎同样意识到那里有一个垂死的细胞。

这是未来研究的一个好机会,可以让科学家们了解随着废物处理系统开始减慢甚至中断,老年人以及那些头部受过创伤的人的大脑是如何开始以各种方式紊乱的。也许有朝一日会开发出新的治疗方法来代替大脑的清理过程。

该研究第一作者、耶鲁大学医学院的神经学家Eyiyemisi Damisah说:“细胞死亡在脑部疾病中非常普遍。理解这一过程将会对如何解决脑外伤、中风和其他情况下的脑细胞死亡问题产生新的见解。

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