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过度活跃的信号通路阻断衰老大脑中的细胞分裂

来自巴塞尔的科学家们研究了小鼠大脑中干细胞的活性,并发现了控制细胞增殖的关键机制。根据研究人员的说法,基因调节因子Id4控制干细胞是否保持静止状态或进入细胞分裂状态。结果发表在“细胞报告”中,可能与治疗人脑中的神经退行性疾病有关。

干细胞是否也发生在人类大脑中一直存在争议。今天,人们认为大脑可以在整个生命中形成新的神经元。已经发现这个过程背后的干细胞仅限于大脑中的特定区域,即所谓的壁龛,它提供调节干细胞自我更新和分化的关键信号。然而,随着年龄的增长,干细胞变得越来越不活跃并且不那么频繁地分裂。他们过渡到“静止”或休眠状态。

到目前为止,尚不清楚为什么成年和老年大脑中的干细胞会进入休息状态。由巴塞尔大学生物医学系的Verdon Taylor教授领导的一个研究小组现已发现哪些因素可阻止干细胞进入细胞分裂。他们正在更详细地研究所谓的Notch信号传导途径,这是调节大脑干细胞活动的中心途径。

该研究表明,Notch2信号通路控制着称为Id4的特定转录调节因子的表达。一旦表达,Id4抑制干细胞的分裂并阻断成年大脑海马中新神经元的产生。Notch2信号在一些神经干细胞中维持高水平的Id4,从而解释了为什么这些干细胞在成人和老年大脑中逐渐进入休息状态。

随着大脑老化,Notch2-Id4通路进入活动过度状态,呈现强大的分子制动,抑制干细胞活化和神经元产生。相反,这种途径的失活释放制动并使新神经元的产生 - 甚至在老年小鼠的大脑中也是如此。

可逆的休息状态

结果表明,哺乳动物大脑中的干细胞处于可逆的静止状态,受到生态位中信号和因子的调节。通过操纵信号传导途径,可以特异性地刺激新神经细胞的产生。

该研究提供了关于成年小鼠脑中神经发生的基本机制的重要信息。由于Notch信号通路广泛存在并且发生在大多数生物中,研究人员希望这些发现也可以转移到人类身上。通过这种方式,将来可以修复由退行性和神经精神疾病引起的脑损伤。

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