生物学家发现如何唤醒和重新激活神经干细胞

成人大脑的某些区域含有静止或休眠的神经干细胞，它们有可能被重新激活形成新的神经元。然而，从静止到增殖的转变仍然知之甚少。

由日内瓦大学 (UNIGE) 和洛桑大学 (UNIL) 的科学家领导的团队发现了细胞代谢在此过程中的重要性，并确定了如何唤醒这些神经干细胞并重新激活它们。生物学家成功地增加了成年小鼠甚至老年小鼠大脑中新神经元的数量。这些结果有望用于治疗神经退行性疾病，并将发表在《科学进展》杂志上。

干细胞具有独特的能力，可以连续产生自身的副本，并产生具有更专门功能的分化细胞。神经干细胞（NSC）负责在胚胎发育过程中构建大脑，产生中枢神经系统的所有细胞，包括神经元。

神经发生能力随着年龄的增长而降低

令人惊讶的是，即使大脑完全形成后，神经干细胞仍然存在于某些大脑区域，并且可以在一生中产生新的神经元。这种生物现象被称为成人神经发生，对于学习和记忆过程等特定功能非常重要。然而，在成人大脑中，这些干细胞变得更加沉默或“休眠”，并降低了它们的更新和分化能力。结果，神经发生随着年龄的增长而显着减少。

UNIGE理学院分子和细胞生物学系名誉教授Jean-Claude Martinou和UNIL生物医学科学系副教授 Marlen Knobloch 的实验室生物和医学院发现了一种代谢机制，成年神经干细胞可以通过该机制从休眠状态中苏醒并变得活跃。

“我们发现线粒体（细胞内产生能量的细胞器）参与调节成体NSC的激活水平，”UNIL研究员、与Valentina Scandella共同撰写该研究的Francesco Petrelli解释道。线粒体丙酮酸转运蛋白（MPC）是Martinou教授小组十一年前发现的一种蛋白质复合物，在这种调节中发挥着特殊的作用。它的活性影响细胞可以使用的代谢选择。通过了解区分活跃细胞和休眠细胞的代谢途径，科学家可以通过改变线粒体代谢来唤醒休眠细胞。

新视角

生物学家通过使用化学抑制剂或通过培育Mpc1基因突变小鼠来阻断MPC活性。利用这些药理学和遗传学方法，科学家们能够激活休眠的神经干细胞，从而在成年甚至老年小鼠的大脑中产生新的神经元。

“通过这项工作，我们表明代谢途径的重定向可以直接影响成体神经干细胞的活动状态，从而影响生成的新神经元的数量。”

“这些结果为细胞代谢在神经发生调节中的作用提供了新的线索。该研究的共同主要作者让-克洛德·马蒂努（Jean-Claude Martinou）总结道，从长远来看，这些结果可能会为抑郁症或神经退行性疾病等疾病带来潜在的治疗方法。

来源：日内瓦大学

参考资料：Petrelli, F., et al. (2023) Mitochondrial pyruvate metabolism regulates the activation of quiescent adult neural stem cells. Science Advances. doi.org/10.1126/sciadv.add5220.

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