成人大腦的某些區(qū)域含有靜止或休眠的神經(jīng)干細(xì)胞，它們有可能被重新激活形成新的神經(jīng)元。然而，從靜止到增殖的轉(zhuǎn)變?nèi)匀恢跎佟?/p>

由日內(nèi)瓦大學(xué) (UNIGE) 和洛桑大學(xué) (UNIL) 的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞代謝在此過程中的重要性，并確定了如何喚醒這些神經(jīng)干細(xì)胞并重新激活它們。生物學(xué)家成功地增加了成年小鼠甚至老年小鼠大腦中新神經(jīng)元的數(shù)量。這些結(jié)果有望用于治療神經(jīng)退行性疾病，并將發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。

干細(xì)胞具有獨(dú)特的能力，可以連續(xù)產(chǎn)生自身的副本，并產(chǎn)生具有更專門功能的分化細(xì)胞。神經(jīng)干細(xì)胞（NSC）負(fù)責(zé)在胚胎發(fā)育過程中構(gòu)建大腦，產(chǎn)生中樞神經(jīng)系統(tǒng)的所有細(xì)胞，包括神經(jīng)元。

神經(jīng)發(fā)生能力隨著年齡的增長而降低

令人驚訝的是，即使大腦完全形成后，神經(jīng)干細(xì)胞仍然存在于某些大腦區(qū)域，并且可以在一生中產(chǎn)生新的神經(jīng)元。這種生物現(xiàn)象被稱為成人神經(jīng)發(fā)生，對于學(xué)習(xí)和記憶過程等特定功能非常重要。然而，在成人大腦中，這些干細(xì)胞變得更加沉默或“休眠”，并降低了它們的更新和分化能力。結(jié)果，神經(jīng)發(fā)生隨著年齡的增長而顯著減少。

UNIGE理學(xué)院分子和細(xì)胞生物學(xué)系名譽(yù)教授Jean-Claude Martinou和UNIL生物醫(yī)學(xué)科學(xué)系副教授 Marlen Knobloch 的實(shí)驗(yàn)室生物和醫(yī)學(xué)院發(fā)現(xiàn)了一種代謝機(jī)制，成年神經(jīng)干細(xì)胞可以通過該機(jī)制從休眠狀態(tài)中蘇醒并變得活躍。

“我們發(fā)現(xiàn)線粒體（細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生能量的細(xì)胞器）參與調(diào)節(jié)成體NSC的激活水平，”UNIL研究員、與Valentina Scandella共同撰寫該研究的Francesco Petrelli解釋道。線粒體丙酮酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（MPC）是Martinou教授小組十一年前發(fā)現(xiàn)的一種蛋白質(zhì)復(fù)合物，在這種調(diào)節(jié)中發(fā)揮著特殊的作用。它的活性影響細(xì)胞可以使用的代謝選擇。通過了解區(qū)分活躍細(xì)胞和休眠細(xì)胞的代謝途徑，科學(xué)家可以通過改變線粒體代謝來喚醒休眠細(xì)胞。

新視角

生物學(xué)家通過使用化學(xué)抑制劑或通過培育Mpc1基因突變小鼠來阻斷MPC活性。利用這些藥理學(xué)和遺傳學(xué)方法，科學(xué)家們能夠激活休眠的神經(jīng)干細(xì)胞，從而在成年甚至老年小鼠的大腦中產(chǎn)生新的神經(jīng)元。

“通過這項(xiàng)工作，我們表明代謝途徑的重定向可以直接影響成體神經(jīng)干細(xì)胞的活動(dòng)狀態(tài)，從而影響生成的新神經(jīng)元的數(shù)量。”

“這些結(jié)果為細(xì)胞代謝在神經(jīng)發(fā)生調(diào)節(jié)中的作用提供了新的線索。該研究的共同主要作者讓-克洛德·馬蒂努（Jean-Claude Martinou）總結(jié)道，從長遠(yuǎn)來看，這些結(jié)果可能會(huì)為抑郁癥或神經(jīng)退行性疾病等疾病帶來潛在的治療方法。

來源：日內(nèi)瓦大學(xué)

參考資料：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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