Nature子刊：不一樣的神經元修剪

日期：2016-05-04 09:00:31

樹苗不修剪，難成棟梁材，因此對于園丁來說，樹木只有定期修剪，去掉某些枝條，剩下的才能長得更好。同樣在發育期間，神經元生長與修剪也是必需的，來自Salk生物科學研究所的Rusty Gage等人發現成體小鼠中新生成的大腦細胞，之后會得到修剪。

這一研究成果公布在5月2日的Nature Neuroscience雜志上，研究人員觀測了成體小鼠海馬齒狀回（dentate gyrus）中樹突生長的過程，發現了這一奧秘。

“這項研究成果令人感到驚訝，這些細胞最初生長的很快，變得很大，但經過修剪之后就會變得和其它細胞一樣了”，文章另外一位作者Tiago Gonçalves 說。

大腦是一個神奇的器官，其中約有1000億個神經元，平均每個神經元又與其他神經元形成約1000個被稱為“突觸”的聯接節點，這些神經元在發育過程中會被加工，在發育早期，樹突棘與突觸數目快速增加，形成功能性神經網絡。神經網絡的復雜度達到一定程度后，必須像修剪枝葉一樣進行優化，才能達到最佳的信息傳遞與儲存效果。神經環路的這種精確化過程主要在青春期進行，表現為樹突棘數目總體減少，而不是增多。比如，自閉癥患者的樹突棘，成年期相比幼年期結束時減少了，但因修剪存在缺陷，數目總體上仍高于普通人群。

在這篇文章中，研究人員為追蹤了新生神經元，用綠色熒光蛋白 (GFP)標記細胞，將玻璃觀測平臺植入到大腦中，從而在長達幾個星期的時間里標記觀測細胞。在GFP標記三個星期后，研究人員發現細胞分支越來越多，達到頂峰，之后又回落到了一個穩定的水平。

雖然動物細胞接觸到了富集環境，最初會產生更多的樹突分支，但是機體也不會放任其繼續“瘋長”，這些細胞會被修剪，變成了正常水平。

“因此我們的發現指出發育DGSs（齒狀回細胞）中的樹突會維持一種穩態，抵消了過度生長，成為了正常的細胞，”作者寫道。

神經元修剪機制復雜，此前來自霍德華休斯醫學院，加州大學舊金山分校等處的研究人員發現了一種關鍵酶：含纈酪肽蛋白在神經元樹突修剪過程中的重要作用。

研究人員發現一種稱為含纈酪肽蛋白(valosin-containing protein,VCP)的泛素依賴性ATP酶，如果被抑制，或者被突變，就會導致mRNA代謝過程出現特殊異常，而且這種蛋白的作用也與樹突修剪有關，由于VCP在人體內的同系物與神經退行性疾病有關，因此這一發現也有助于解析此類疾病的病理機制。

更為重要的是，VCP是一種廣泛存在的膜結合糖蛋白，作為泛素依賴性分子伴侶，是泛素-蛋白酶體系統中的一員，它與蛋白酶體中19S調控部分的突變，會造成修剪基因表達出現缺陷，以及特殊mRNA結合蛋白的錯誤定位和過量表達。