熱點通路與大腦可塑性

日期：2012-09-11 08:12:40

大腦中的下丘腦負責調控行為、情緒和代謝等多個生理學方面，猶他大學的研究人員于九月十日在Developmental Cell雜志上發表文章，解析了成年期下丘腦神經細胞形成的調控機制。他們發現負責細胞間網絡通訊的Wnt信號通路在下丘腦神經細胞前體的產生和特化過程中具有重要作用。

下丘腦是大腦中高度復雜的區域，控制著饑餓、干渴、疲勞、體溫和睡眠等等，還聯系著中樞神經系統與機體激素水平的調節系統。近來有研究顯示，在整個成人階段下丘腦都在持續著神經形成（新神經細胞形成）。

“我們在此前的工作中發現斑馬魚胚胎下丘腦的神經形成需要Wnt信號通路的激活，”文章資深作者，猶他大學醫學院神經生物學和解剖學副教授Richard Dorsky博士說。“我們還發現，在斑馬魚的整個成年階段Wnt信號傳導和下丘腦神經形成都在持續進行。我們這項研究的目標是確定Wnt信號在神經形成中的特殊作用。”

Wnt信號傳導通路是一個蛋白網絡，將信號從細胞表面傳達到細胞核中的DNA來調控基因表達，而且眾所周知它在胚胎和成年期的細胞通訊過程中具有關鍵性作用。在這項研究中，Dorsky及其同事發現Wnt信號傳導發生在斑馬魚胚胎下丘腦增殖活躍的神經祖細胞中。神經祖細胞仍具有分裂潛力，并能夠分化為多種特定的細胞類型。Dorsky及其同事還發現，在斑馬魚的整個生命周期中，下丘腦的神經形成都一直需要Wnt信號傳導。

神經祖細胞是由神經干細胞形成的，保留著發育成為特定類型神經細胞的能力。在胚胎形成后，一些神經干細胞在大腦和脊髓中休眠直到被激活成為修復系統。當組織損傷或組織死亡發生時，機體中的化學物質會激活這些神經干細胞生成神經祖細胞來進行組織修復。有研究顯示，在未受損的大腦中祖細胞也會生成新神經細胞，使大腦具有一定的可塑性來應對環境的改變。

“從具體功能上來說，我們還不清楚為何下丘腦神經細胞的持續生成對于成年斑馬魚那么重要，”Dorsky說。“不過成年小鼠的下丘腦神經形成與環境改變引發的攝食行為調節有重要關聯。

Dorsky及其同事發現Wnt信號通路在斑馬魚胚胎和成體中的作用并不相同。在斑馬魚胚胎中，需要激活Wnt信號使祖細胞增殖并形成大腦結構。然而在發育末期包括成年階段，首先要激活Wnt信號通路促使神經祖細胞形成神經細胞，隨后又必須抑制該信號通路細胞才能完成分化過程。值得注意的是，研究人員在小鼠中也發現了類似的Wnt作用模式。

“與大腦其他區域相比，對下丘腦胚后神經形成的研究相對較少，”Dorsky說。“我們的研究對這一領域做出了重要貢獻，我們發現脊椎動物下丘腦的神經祖細胞分化受到Wnt信號通路的調控，為成年大腦的可塑性研究帶了新的啟示。”