去年,Brand和他的研究小組發(fā)現(xiàn)在斑馬魚的大腦再生過程中放射狀神經(jīng)膠質(zhì)干細胞負責生成了新神經(jīng)元。但他們不知道是什么促使這些細胞迅速行動的。炎癥似乎是一個很好的候選子,Brand解釋說因為它引起了對損傷的速發(fā)反應(yīng)(immediate response)。
Brand和他的同事們將一種來自酵母的免疫原性因子Zymosan A導(dǎo)入斑馬魚大腦在無損傷的情況下誘導(dǎo)炎癥。他們發(fā)現(xiàn)就像大腦損傷時一樣,Zymosan A誘導(dǎo)了顯著的神經(jīng)膠質(zhì)小增殖以及新神經(jīng)細胞生長。在免疫反應(yīng)受到抑制的斑馬魚中,大腦損傷沒有誘導(dǎo)再生,進一步表明了炎癥的作用。
接下來,研究小組尋查了在損傷和無損傷大腦放射性膠質(zhì)細胞中差異表達的基因。他們發(fā)現(xiàn)了一些候選子,“其中一個特別引起了我們的注意,”Brand說。它就是細胞表面蛋白半胱氨酰白三烯受體1(cysteinyl leukotriene receptor 1,Cystlr1),它與白細胞生成的信號分子白三烯(leukotriene)結(jié)合。“在以往的研究中我們發(fā)現(xiàn)在損傷大腦中一個早期反應(yīng)就是白細胞大量涌向損傷位點。因此白三烯受體似乎是進行進一步調(diào)查的一個明智的選擇,”Brand解釋說。
果然,在斑馬魚中阻斷Cystlr1的活性降低了它們大腦的再生潛能。此外,僅將白三烯分子導(dǎo)入斑馬魚就可以恢復(fù)神經(jīng)膠質(zhì)細胞增殖,并在腦損傷或Zymosan A處理后見到神經(jīng)發(fā)生。
Brand 說:“以往并不知道這種受體在成體神經(jīng)干細胞上表達。它通常被認為是一種免疫介質(zhì)……因此我們所發(fā)現(xiàn)的實質(zhì)上是這一信號通路的一個新作用。”Brand和同事們現(xiàn)在計劃研究一下在哺乳動物大腦中是否存在這一白三烯信號,如果有,有何不同。
斑馬魚和哺乳動物之間的炎癥效應(yīng)自身有著很大的差異。首先,明國麗表示哺乳動物大腦中的炎癥抑制了再生因為它會誘導(dǎo)神經(jīng)膠質(zhì)細胞形成一種瘢痕,而非新神經(jīng)。此外,俄亥俄州立大學的神經(jīng)科學家Phillip Popovich(未參與該研究)說損傷或Zymosan A誘導(dǎo)的炎癥幾天之內(nèi)在斑馬魚大腦中消失,沒有哺乳動物大腦中持續(xù)時間那么長,達到數(shù)周甚至是幾個月。
盡管存在不同,新研究結(jié)果為相互比較提供了一個起點。Popovich說:“斑馬魚模型提供了一個獨特的機會鑒別關(guān)鍵的分子信號通路以及與組織損傷相關(guān)生物活性復(fù)合物,這些復(fù)合物是促進再生的必要條件,然而在哺乳動物中缺失或發(fā)生了功能失調(diào)。
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