神经元与人体健康关系 轴突导神经丛2蛋 神免分子联敏喘淋

邓文龙

神经元与人体健康的关系

2017-12-15 15:04

2017年12月15日 讯 /生物谷BIOON/ --本期为大家带来的是神经元与机体健康之间关系的最新研究进展，希望读者朋友们能够喜欢。

1. Stem Cell Rep：重磅！科学家成功将内耳干细胞转化成听觉神经元治疗听力丧失！

你是否想通过在内耳中注射干细胞来恢复听力呢？那么听好了，这种策略或许是一把双刃剑。近日，一项刊登在国际杂志Stem Cell Reports的研究报告中，来自罗格斯大学新布朗斯维克分校的研究人员通过研究发现，内耳干细胞或能被转化成为听觉神经元，从而来逆转机体出现的耳聋，但该过程也会使得这些细胞分裂过快，从而诱发癌症风险。

让人激动的消息是，研究人员至少能在培养皿中实现将干细胞转化成为可控的听觉神经元，但这或许也是一个警示，研究者Kwan说道，人们可能都会说，我只需要将干细胞置于内耳中就能够替代掉缺失的听觉神经元，这种说法没有任何问题，研究者能够将内耳干细胞转化成为听觉神经元，但同时也会产生不可预料的副作用，比如干细胞的过度增殖，但是这种策略或将引导科学家们为细胞替代疗法提供更好的策略。

内耳中的毛细胞能将声音转化成为神经信号，通过螺旋神经元传递到大脑中，由于过度暴露于噪音中而引发的听力缺失会引发毛细胞缺失，从而对神经传递过程带来严重损伤，并且还会减缓听觉神经元的退化，从而就会使得神经元细胞无法再生。研究者Kwan说道，如今听力丧失在美国影响着大约15%的人群健康，实际上受影响的人群数量要更多，在过去一些年里，你可能并不会意识到这个问题，但当进行检查时医生就会发现你听力的问题，如今很多研究人员都试图通过研究解决人们听力丧失等问题。

这项研究中，研究人员对名为NEUROG1的基因进行过量表达来使内耳干细胞转化成为听觉神经元，由于会增加细胞分裂，而且基因NEUROG1通常会在其它干细胞中用来制造其它类型的神经元，因此研究人员意识到，当利用该基因子时其就有可能会增加细胞的增殖效力。研究者发现，染色质会影响NEUROG1基因的功能，而染色质的改变或许会帮助有效降低不需要的干细胞增殖，而且通过在培养皿的培养物中增加药物也能达到这一目的。

最后研究者表示，从理论上来讲，在开始对NEUROG1基因进行过表达之前我们就能够改变染色质的结构，从而就能成功抑制不需要的干细胞增殖现象发生。

2. PNAS：髓磷脂能够拯救神经系统功能

人与其他哺乳动物的中枢神经系统中存在一类重要的，由蛋白质与脂质组成的，包裹神经元的绝缘层。该绝缘层能够促进神经冲动电信号的快速传播，从而控制机体的运动、说话、呼吸、吞咽以及其它一些生理活动。

然而，神经系统的损伤（包括多发性硬化在内）则会导致这一被称为“髓鞘”的绝缘层的退化，从而对信息的流动造成损伤，进而破坏机体运动能力以及弱化其它正常的生理功能。

虽然长期以来科学家们的已经对髓鞘的结构与功能有了长足的认识，也理解了髓鞘组织降解与疾病之间的关系。但始终令人疑惑的是髓鞘的损伤在自然状态下是如何发生的，以及这层保护层是否对于神经系统的修复以及大脑回路机能的恢复具有重要的影响。

在最近发表在《PNAS》杂志上的文章中，来自威斯康星麦迪逊分校的研究者们发现：对于寿命较长的动物体来说，损伤后重新生成的、较薄的髓鞘组织足以修复受损的神经系统，而且能够对神经系统起到长期的保护作用。

来自威斯康星大学麦迪逊分校的Duncan等人研究了威玛猎犬群体中存在的一类遗传突变现象，具有这一突变的群体会很小的时候表现出严重的震颤以及肢体不协调的症状。其中主要的病因是中枢神经系统的髓鞘组织发育受阻。这一症状在狗成长到3-4个月的时候会慢慢消失。而作者等人则发现这些重新生成的髓鞘能够持续存在，而且能够支持正常的神经的正常功能。

为了对这一结果进行拓展，Duncan等人同时对猫进行了观察，发现了相似的结果。

作者认为，这一发现验证了评价神经髓鞘的再生成的金标准是薄层髓鞘组织的长期存在，以及功能的健全。这一结果对于治疗多发性硬化等神经损伤疾病具有重要的意义。

3. Sci Trans Med：虫子感知危险的机制为治疗神经退行性疾病提供启示

最近，研究者们发现虫子也能够学习，而且基于对它们学习方式以及应对环境中危险的行为的理解，或许有助于找到治疗神经退行性疾病患者的治疗方法。

最近，来自爱荷华大学的研究者们研究了线虫是如何应对环境中的压力的。作者将线虫放在存在着致命性病原体的环境中，一部分线虫同时接受了能够引发防御机制的嗅觉信号刺激，这一刺激能够导致压力条件下防御机制的建立，从而保护线虫的细胞以及提高其存活的几率，而没有受到气味刺激的线虫则不会引发防御效应。这两组线虫在分别于致命性病原体接触时，接受过刺激的线虫能够更快地引发细胞防御效应，从而能够导致更高几率的存活。

这一发现或许有助于为神经退行性疾病（例如阿兹海默症以及亨廷顿舞蹈症）患者开发新型的、非药物性的治疗方法。这些疾病的发生是由于大脑或外周神经系统中的神经细胞受到损伤导致的，受损的神经元会进一步失去功能，进而最终死亡。尽管目前一些治疗方法能够缓解患者的生理以及精神症状，但仍没有能够治愈上述疾病的方法。

这一发现同时能够帮助解决一些随着年纪增大发生的机体紊乱症状，例如痴呆等。痴呆症的发生也是由于对大脑有害的蛋白质累积导致中枢神经系统难以正常运行，不过其中还有很多是我们不清楚的。

"理论上，如果我们能够搞清楚如何让人类产生相似的防御机制，并且持续性地修复受损的细胞，就可以对这些疾病进行有效的治疗"，该文章的作者，来自爱荷华大学的助理教授Veena Prahlad说道："因此，我们需要在人体中找到相似的作用机制"。

4. Nat Med：肥胖研究重大突破！科学家发现新型免疫细胞或可控制负责破碎脂肪的神经元

近年来，研究人员对引发肥胖的原因进行了很多研究，有些研究结果就发现了机体神经系统和免疫系统之间的关联，近日，一篇刊登在国际杂志Nature Medicine上的研究报告中，来自葡萄牙古尔班基安科学研究所（Instituto Gulbenkian de Ciencia）的研究人员通过研究发现了一种不可预见的免疫细胞群体或许和在肥胖发病过程中扮演关键角色神经元之间存在一定关联。

这些免疫细胞是巨噬细胞，其是一类主要负责机体中炎性反应产生的白细胞，此前研究人员通过研究发现在肥胖发生过程中巨噬细胞在机体脂肪组织炎症产生上扮演关键角色，但他们并不清楚将巨噬细胞同神经元联系起来的作用机制和脂肪破碎之间的关联，如今研究者Domingos的研究团队通过研究发现，特殊的巨噬细胞能够直接同神经元相互接触来影响对脂肪量减少非常关键的神经元的活化。

此前研究者发现，脂肪组织能够被一系列交感神经元所支配，而这些交感神经元能释放诱导脂肪破碎的去甲肾上腺素；这些交感神经元能够直接直接联系特殊类型的巨噬细胞，而这些巨噬细胞则可以创造交感神经元相关的巨噬细胞（SAMs）；此外，研究者还发现，SAMs能够清除去甲肾上腺素，相比瘦弱的小鼠而言，肥胖小鼠机体中含有很多能与神经元相吸附的SAMs，这就意味着，SAMs能够通过降低脂肪中去甲肾上腺素的水平来诱发肥胖，进而抑制随后脂肪含量的降低。

通过在小鼠机体中进行一系列遗传学研究，研究人员阐明了SAM介导的去甲肾上腺素破坏背后所发生的分子机制，这种重要机制主要涉及存在于SAMs上（并非其它免疫细胞）的去甲肾上腺素转运蛋白-Slc6a2；研究者还发现，通过SAMs增强脂肪破碎、能量消耗以及体重降低就能够阻断去甲肾上腺素的这种运输机制，同时研究者对人类神经系统样本进行分析后证实，SAMs和去甲肾上腺素清除相关的分子机器同样存在于人类机体中；研究者Ana Domingos说道，去甲肾上腺素转运蛋白在SAMs中所扮演的角色或许能为我们提供一种靶向方法来克服多种已知药物产生的有害脱靶效应，当然，相关研究结果也为后期开发新型抵御肥胖的疗法提供一定的研究基础和思路。据世界卫生组织2014年数据显示，肥胖是一种严重的疾病，其在全球成年人中大约占到了13%的比例。

5. Neuron：鉴定出触发盐渴望的神经元亚群

尽管普通美国人的高盐饮食与高血压和心血管疾病存在关联，但是事实是一旦缺乏这种一度稀少的矿物质，那么我们就不能生存。盐能够帮助身体平衡它的水含量，在调节血压和全身的细胞功能中发挥着至关重要的作用。当盐在排泄和其他的代谢过程中流失时，激素就被释放出来作为对钠缺乏作出的反应。但是，这些激素如何在大脑中发挥作用从而触发盐寻找行为和盐摄入行为，一直是个谜。

如今，在一项新的研究中，来自美国贝斯以色列女执事医疗中心（BIDMC）内分泌学、糖尿病与代谢科的研究人员对这一过程有了新的认识。他们鉴定出一个神经元亚群对体内的钠缺乏制作出反应，并且绘制出促进盐摄入的大脑回路。相关研究结果发表在2017年9月27日的Neuron期刊上，论文标题为“Aldosterone-Sensing Neurons in the NTS Exhibit State-Dependent Pacemaker Activity and Drive Sodium appetite via Synergy with Angiotensin II Signaling”。论文通信作者为Joel Geerling博士和Bradford Lowell博士。论文第一作者为Jon M. Resch、Henning Fenselau和Joseph C. Madara。

Resch说，“我们鉴定出大脑中的一种特定回路检测钠缺乏和促进对钠的渴望来校正这种缺乏。此外，这项研究还证实钠摄入受到大脑的严格控制，而且这些神经元的功能故障可能导致钠过度摄入或摄入不足，这可能导致心血管系统长期遭受应激。”

这些研究人员着重关注一个被称作NTSHSD2的神经元亚群。这个神经元亚群是由Geerling在十年前发现的。在针对钠缺乏的小鼠开展的一系列实验中，他们证实钠缺乏会激活这些神经元。他们还证实在钠缺乏期间身体释放出的激素醛固酮（aldosterone）增加这些神经元对此作出的反应。

Resch说，“这些神经元似乎受到这种激素的高度影响，但更少受到来自其他的神经元的输入的影响，不过还有必要开展进一步的研究。这是这些NTSHSD2神经元独特而又出人意料的特征。”

这些研究人员也揭示出位于大脑孤束核（nucleus of the solitary tract）内的NTSHSD2神经元并不独自触发对钠的渴望。在利用不缺乏钠的小鼠开展的实验中，人工激活NTSHSD2神经元仅当血管紧张素II信号同时存在时才会触发钠摄入。血管紧张素II也是在钠缺乏期间由身体释放的一种激素。从这一点而言，Resch和同事们作出结论：另一种对血管紧张素II敏感的神经元可能也在触发对钠的渴望中发挥着作用。这组神经元迄今为止还未被鉴定出。

这些发现证实仅对醛固酮和血管紧张素II作出反应的两个不同的神经元亚群之间存在协同关系才能够导致在钠缺乏的小鼠中观察到的快速地和强劲地对钠产生渴望。Resch注意到他和同事们揭示出的这种钠渴望回路为20世纪80年代初提出的一种假设提供了生理学上的基础。

他说，“关于对钠的渴望如何发挥作用，仍然存在几个问题，但是一个主要的问题是血管紧张素II在大脑何处发挥作用，以及这个信号如何与对醛固酮作出反应的NTSHSD2神经元协同发挥作用。我们已开始着手填补这方面的知识空白。”

邓文龙

6. Nature：揭示两种促进神经元功能保持稳定机制

在持续10多年的实验中，通过开展成千上万次测量之后，来自美国加州大学旧金山分校的研究人员发现两个分子搭档在突触中相互作用，从而维持稳定的神经元功能。他们说，这项研究能够解释大脑如何能够在几十年的时间里高效地和可预测地发挥功能，并可能为一系列神经疾病和精神疾病（包括自闭症、精神分裂症、创伤后应激障碍和成瘾）提供一种新的治疗方法。相关研究结果于2017年9月27日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Retrograde semaphorin–plexin signalling drives homeostatic synaptic plasticity”。

每当我们学习一种新技能，养成一种新的习惯，或者经历一种情感体验时，我们的大脑就会注意到它的神经回路就会发生变化。但是大脑的被广为宣扬的“可塑性”只是故事的一部分：如果一切都在不停地变化，那么我们如何能够维持让我们成为我们自己的记忆、技能和知识？这些研究人员说，可塑性仅在可预测的稳定的背景下才有价值，而那些威胁着这种稳定的因素---从出生时存在的基因突变到创伤、药物滥用和衰老等生活经历---都有潜力触发脑功能障碍。

在这项新的研究中，通过研究果蝇，这些研究人员证实当神经通信通过实验手段加以干扰时，两种被称作轴突导向蛋白（semaphorin）和神经丛蛋白（plexin）的蛋白触发一种快速地恢复正常功能的补偿反应。鉴于果蝇神经通信的基本方面与人类相同，他们说，这种新发现的稳定系统也能够在人的一生当中发挥作用，以便抵抗神经系统中发生的任何一种扰动。

论文通信作者、加州大学旧金山分校知名的医学教授Graeme Davis博士说，“当遭受干扰时，这一系统能够让神经功能保持稳定。如果你破坏了这种稳定系统，那么你就不再那么抵抗干扰，不论这种干扰是环境毒素、基因突变、感染还是损伤。因此，我们正在设想一种完全不同的疾病治疗方法---通过让神经系统更加抵抗致病性的干扰来减轻疾病的严重程度。”

轴突导向蛋白与神经丛蛋白协同发挥作用

大约在20年前，轴突导向蛋白与神经丛蛋白首先是在果蝇中发现的，但是发挥着不同的作用---当神经系统在发育期间自我形成神经连接时，作为指导分子协助神经元发现它们的正确靶标。但是这两种分子在成熟的充分形成神经连接的大脑中仍然存在，而且科学家们也不知道其中的原因。这项新的研究证实这种对正常的大脑发育至关重要的轴突导向蛋白-神经丛蛋白信号系统改变用途，即在成年的神经系统中作为稳态调节器（homeostat）发挥作用。

Davis和他的团队利用果蝇中得到充分研究的肌肉神经接点（neuromuscular junction, NMJ）开展研究。在NMJ中，单个神经细胞能够给单个肌肉细胞发送信号。鉴于很容易对NMJ中的神经-肌肉通信进行定量测定，Davis团队能够一遍又一遍成千上万次地进行测量，以便寻找可能干扰稳态控制的基因突变。在经过10多年的这类实验之后，他们发现位于这种肌肉神经接点两个相对边的一对匹配的分子：轴突导向蛋白与神经丛蛋白，在这个过程中发挥着至关重要的作用。

当这些研究人员通过化学手段干扰NMJ中的突触，即利用一种神经毒性的化合物降低它的信号强度时，轴突导向蛋白将来自肌肉细胞的信号发回给神经细胞末梢上的神经丛蛋白。这会促进更多的神经递质释放，因而准确地恢复神经和肌肉之间正确的通信强度，从而保持稳定。

Davis说，“这是首次发现维持神经元能够稳定的相干信号系统。这是一项重大的进步，但是仍有大量工作要做。迄今为止，我们还不知道如何启动这个信号系统和如何控制它的强度，更不用提在未来研究它与哺乳动物大脑疾病之间的关联性。”
http://news.bioon.com/article/6710948.html

7. Nature：神经系统-免疫系统交谈导致过敏性哮喘

哮喘是如何开始和产生的仍然是一个谜，但是在一项新的研究中，由美国布莱根妇女医院和布罗德研究所的研究人员领导的一个团队发现了神经系统用来与免疫细胞进行沟通的一种基本的分子线索，它可能潜在地触发过敏性肺部炎症，从而导致哮喘。相关研究结果发表在2017年9月21日的Nature期刊上，论文标题为“The neuropeptide NMU amplifies ILC2-driven allergic lung inflammation”。论文通信作者为来自布莱根妇女医院的Vijay K. Kuchroo博士、Patrick R. Burkett博士和来自布罗德研究所的Aviv Regev博士、Monika S. Kowalczyk博士。

Kuchroo博士说，“我们的发现有助理解神经系统如何与免疫系统沟通，以及所产生的结果。我们观察到肺部中的神经元被激活，并且产生将保护性的免疫细胞转化为促炎性的免疫细胞的分子，从而触发过敏反应。”

这些研究人员仔细地研究了驻留在肺部中的先天性淋巴细胞（innate lymphoid cells, ILC），即一类不仅能够在维持肺部中的稳定环境和屏障中发挥作用，而且也能够促进过敏性炎症产生的免疫细胞。利用一种被称作单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing）的技术，他们探究了在正常的条件下或在炎性条件下存在的65000个细胞，寻找在一种状态下或在一个细胞亚群中更加活跃的基因。

Kowalczyk说，“通过调查成千上万个细胞，我们能够确定驻留在肺部中的ILC的转录谱，并且观察在不同的细胞亚群中发生的变化。”

Regev说，“为了真正地理解导致过敏症和哮喘产生的谜题，我们需要密切地研究这个谜题的每个拼图，理解如何将这些拼图组合成细胞的生态系统。这就是单细胞分析发挥作用的地方。当密切地开展单细胞分析时，你发现你曾经认为非常类似的拼图其实存在着微妙的但显著不同的差异。随后，你就会开始看到每块拼图真正地存在于何处。”

在这些研究人员发现的众多不同的基因中，有一个基因特别突出：Nmur1，它编码神经肽NMU的受体。在实验室细胞实验和动物模型实验中，他们证实当高水平的警报素（alarmins）---已知会触发免疫反应的分子---存在时，NMU信号能够显著地扩大过敏性炎症。

这些研究人员也观察到在肺部中，ILC与神经纤维位于相同的位点。肺部中的神经元能够诱导平滑肌收缩，从而表现出咳嗽和喘息的症状，这是哮喘的两种主要症状。

Burkett说，“咳嗽是由神经系统调节和控制的，因此令人关注的是，我们的发现指出NMU的作用：它能够诱导平滑肌收缩和炎症。”

有趣的是，另外两篇同期发表在Nature期刊的论文揭示出肠道中的ILC2细胞也表达Nmur1，当接触NMU时，也会处于一种促炎性的状态，而且与产生NMU的神经细胞挨得很近。

Kuchroo说，“我们期待NMU-NMUR1通路也将在扩大肠道中的过敏反应和促进食物过敏产生中发挥着至关重要的作用。”

除了发现一种新的导致炎症的神经-免疫通路（neuro-immune pathway）之外，这些研究人员也希望他们的发现将为如何预防或治疗过敏性哮喘提供新的治疗见解。

布罗德研究所卡拉曼细胞观察台（Klarman Cell Observatory）的Samantha Riesenfeld博士说，“我们可能已经鉴定出一种通过控制神经肽受体表达来阻断过敏性肺部炎症的方法。这项研究代表着一种机制上的新见解，可能导致人们开发出阻止哮喘的新疗法。”（生物谷 Bioon.com）
http://news.bioon.com/article/6710935.html

http://news.bioon.com/article/6714578.html



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