大腦干細(xì)胞
摘要：
就像每個人都記得的一樣，我們發(fā)現(xiàn)人類大腦在收到損傷后，修復(fù)的能力是有限的。普遍看法是，大腦在一定程度上沒有產(chǎn)生新細(xì)胞的能力。然而，研究者發(fā)現(xiàn)大腦里有兩個特殊的區(qū)域會自動產(chǎn)生新的細(xì)胞，甚至是在成年人的大腦中。而這兩個特殊的區(qū)域產(chǎn)生的新細(xì)胞被稱為神經(jīng)干細(xì)胞，而且現(xiàn)在科學(xué)家們在努力探究如何將神經(jīng)干細(xì)胞的特性運(yùn)用到治療不同類型的大腦損傷當(dāng)中去。
細(xì)胞是什么？
你可能聽說過人類身體中水占了最大比重，那么，我們?yōu)槭裁礇]有崩壞成和地上的水坑一樣呢（意為身體的水分全流出來）？那是因為，人類的身體是有許許多多不同類型的細(xì)胞組成的，比如：皮膚細(xì)胞(他們是真的平），心臟細(xì)胞（跳動，真的在跳動）和大腦細(xì)胞（傳遞信息）等等。細(xì)胞（圖1）有一個很重要的特性就是阻止水流出變成地上的水坑：他們外部有一層由脂肪分子組成的薄膜，這使得水分被包裹而不會漏出去！在細(xì)胞內(nèi)部，有更多的脂肪膜存在在被稱為“細(xì)胞器”的小隔間里，他們各自都有自己的重要工作。細(xì)胞器中最重要的一個被稱為細(xì)胞核。在此發(fā)現(xiàn)脫氧核糖核酸（DNA）可組成遺傳指令。細(xì)胞核控制了不同的蛋白質(zhì)在不同類型的細(xì)胞間的傳遞。蛋白質(zhì)是細(xì)胞中忙碌的工作者，因為他們執(zhí)行著重要的工作，那就是讓細(xì)胞做他們該做的事。
圖1：神經(jīng)細(xì)胞是一種擁有各種各樣的細(xì)胞器，每個細(xì)胞器都有一個非常重要的功能的細(xì)胞。
比如：DNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。
我們大腦中有哪些“專業(yè)的”細(xì)胞？
大腦中有許多“專業(yè)的”細(xì)胞，比如神經(jīng)細(xì)胞（圖1），少突膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞（圖2）。我們把這些細(xì)胞稱為“專業(yè)的”是因為他們被設(shè)計了不同的形狀和特性去完成具體的功能。神經(jīng)細(xì)胞，和他們被稱為“樹突”和“軸突”的突起物，保證了我們大腦中不同區(qū)域的交流，還能讓大腦告訴（和控制）身體的其他部位，使他們可以移動和改變我們的環(huán)境。神經(jīng)細(xì)胞傳遞和接受信息。少突膠質(zhì)細(xì)胞包裹著神經(jīng)細(xì)胞，為神經(jīng)細(xì)胞更快地傳遞信息提供幫助。
大腦中有許多“專業(yè)的”細(xì)胞，比如神經(jīng)細(xì)胞（圖1），少突膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞（圖2）。我們把這些細(xì)胞稱為“專業(yè)的”是因為他們被設(shè)計了不同的形狀和特性去完成具體的功能。神經(jīng)細(xì)胞，和他們被稱為“樹突”和“軸突”的突起物，保證了我們大腦中不同區(qū)域的交流，還能讓大腦告訴（和控制）身體的其他部位，使他們可以移動和改變我們的環(huán)境。神經(jīng)細(xì)胞傳遞和接受信息。少突膠質(zhì)細(xì)胞包裹著神經(jīng)細(xì)胞，為神經(jīng)細(xì)胞更快地傳遞信息提供幫助。星形膠質(zhì)細(xì)胞(星形細(xì)胞)通過提供營養(yǎng)和從身體的其他部位調(diào)節(jié)進(jìn)入大腦來支持神經(jīng)系統(tǒng)。
圖2：神經(jīng)干細(xì)胞能夠自我更新
什么是干細(xì)胞,“干”是什么意思?
干細(xì)胞是未成熟或“非專門化的”細(xì)胞。類似于一張空白的紙，他們就像空白的細(xì)胞可以成為不同類型的“專業(yè)的”細(xì)胞（圖2）。在大腦中，我們有神經(jīng)干細(xì)胞，這意味著他們可以變成另一種干細(xì)胞，然而神經(jīng)干細(xì)胞也可以在接受適當(dāng)?shù)纳L因子后成為神經(jīng)細(xì)胞，星型膠質(zhì)細(xì)胞，少突細(xì)胞。在胚胎時期，許多干細(xì)胞已存在于大腦中，因為神經(jīng)干細(xì)胞可以變成大腦中任何的細(xì)胞類型；大多數(shù)的腦細(xì)胞，在人類還是胚胎階段就已經(jīng)存在了。有趣的是，神經(jīng)干細(xì)胞能在大腦中延續(xù)到人類已成年，他們位于大腦的特定位置（圖3）。
圖3：在這個大腦的側(cè)視圖中，在大腦深處，有兩個被稱為河馬體和側(cè)腦室的區(qū)域
科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)神經(jīng)干細(xì)胞就存在于這兩個區(qū)域中。
“干”細(xì)胞這個術(shù)語的歷史是非常復(fù)雜的，一個簡單的類比就是：把它想象成樹的樹干，所有的樹枝都是由樹干慢慢長成的。非常類似的是，干細(xì)胞可以形成所有不同類型的“專業(yè)”細(xì)胞。
研究人員是什么時候第一次在成人大腦中發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞的?
在成人大腦中發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞，經(jīng)歷了數(shù)十年，涉及許多不同的科學(xué)家們(圖4)。在這里,我們總結(jié)幾個重要的發(fā)現(xiàn)。請注意，許多其他團(tuán)體和研究也作出了重要貢獻(xiàn)，這些也可以發(fā)現(xiàn)通過文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)。在1960年代，兩位研究者（約瑟夫·奧特曼博士和塔·d·達(dá)斯博士）共同努力，提出了關(guān)于大腦神經(jīng)干細(xì)胞的存在的初步證據(jù)（1,2），緊接著其他科學(xué)家在1980年代也提出了類似證據(jù)（3,4）。當(dāng)兩個不同的研究組能夠分離干細(xì)胞從大腦和證明這些細(xì)胞表現(xiàn)出上述干細(xì)胞特性，這引起了其他科學(xué)家的注意。
圖4：對神經(jīng)干細(xì)胞的研究發(fā)現(xiàn)時間軸，為今天的進(jìn)步奠定了基礎(chǔ)。
莎莉特朗普博士在1989年，從老鼠的大腦胚胎中分離了干細(xì)胞（5），并且她在實驗室的細(xì)胞培養(yǎng)皿中培養(yǎng)了他們。她發(fā)現(xiàn)一些干細(xì)胞可能成為神經(jīng)細(xì)胞核而其它的演變成了星型膠質(zhì)細(xì)胞。所以干細(xì)胞都可以生成更多的神經(jīng)干細(xì)胞。她的工作讓其它科學(xué)家們認(rèn)為，在其它哺乳動物（包括人類）胚胎的大腦中，也有類似的干細(xì)胞。1992年，布蘭特雷諾博士和塞繆爾維斯博士的實驗顯示，成年鼠的大腦中也存在干細(xì)胞（6）。他們將從成年老鼠的腦中提取的細(xì)胞放在培養(yǎng)皿中與一些被稱為“生長因子”（可以使細(xì)胞生長和分裂的物質(zhì)）一起培育。他們表明，因為這些生長因子的存在，這些分離的細(xì)胞可以自我更新和可以成為神經(jīng)細(xì)胞和星型膠質(zhì)細(xì)胞，這意味著，他們就是神經(jīng)干細(xì)胞。在這些實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，研究人員近期做了實驗精確地發(fā)現(xiàn)了什么時候神經(jīng)干細(xì)胞從成年老鼠和人的大腦中成為神經(jīng)細(xì)胞的，這也讓我們更加了解了這個類型的干細(xì)胞，包括人類和嚙齒動物的重要區(qū)別（當(dāng)然這個探討超出了本文的范圍）。
了解更多關(guān)于神經(jīng)干細(xì)胞如何幫助我們治療受傷或生病的大腦？
科學(xué)家正在積極研究如何利用神經(jīng)干細(xì)胞(大腦中那些已經(jīng)存在的或者那些在實驗室培育的或來自另一個大腦)可以幫助治療諸如中風(fēng)(氣血逆亂、腦脈痹阻或血溢于腦所致，因此細(xì)胞不能得到足夠的營養(yǎng)和氧氣),脊髓損傷,帕金森病(靜止性震顫、運(yùn)動遲緩、肌強(qiáng)直和姿勢步態(tài)障礙)。神經(jīng)干細(xì)胞在大腦中非常敏感的替換，例如：腦損傷后，神經(jīng)干細(xì)胞將立刻穿過大腦組織到達(dá)受傷的區(qū)域，我們知道這實際上是提高了修復(fù)能力（9），因為當(dāng)科學(xué)家阻止干細(xì)胞移動時，修復(fù)能力變得非常的糟糕（10）。解釋如何以及為什么干細(xì)胞可以幫助恢復(fù)腦損傷是一個重要且活躍的研究領(lǐng)域。神經(jīng)干細(xì)胞也影響著某些腦部疾病，如帕金森病和阿爾茨海默氏癥。在這些疾病，神經(jīng)干細(xì)胞似乎擴(kuò)散率較低并且不太可能成為全面發(fā)展和健康的神經(jīng)細(xì)胞。
科學(xué)家們還可以通過另一個方式將干細(xì)胞注射到體內(nèi)(通過血液或直接進(jìn)入大腦或脊髓)，觀察腦損傷的改善復(fù)蘇。幾個研究小組正在研究這種治療的細(xì)節(jié)并認(rèn)真研究實驗結(jié)果。最終，如果增強(qiáng)定居在大腦的神經(jīng)干細(xì)胞的作用或轉(zhuǎn)移在實驗室里以及培育成功且可再生的，醫(yī)生將有更好的方法治療不同類型的腦損傷或疾病。與此同時，由于神經(jīng)干細(xì)胞的非常重要的發(fā)現(xiàn),我們將繼續(xù)了解大腦，其功能和設(shè)計不同的方法使其更健康。蛋福特提醒大家，神經(jīng)干細(xì)胞雖然有修復(fù)自己大腦的能力，但是還是要照顧好它哦。
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利益沖突聲明
作者聲明,這項研究是在沒有進(jìn)行任何商業(yè)或財務(wù)關(guān)系可能被視為一個潛在的利益沖突。
參考文獻(xiàn)
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[8]↑Eriksson, P. S., Perfilieva, E., Bjork-Eriksson, T., Alborn, A. M., Nordborg, C., Peterson, D. A., et al. 1998. Neurogenesis in the adult human hippocampus. Nat. Med. 4(11):1313–7. doi:10.1038/3305
[9]↑Thored, P., Arvidsson, A., Cacci, E., Ahlenius, H., Kallur, T., Darsalia, V., et al. 2006. Persistent production of neurons from adult brain stem cells during recovery after stroke. Stem Cells 24(3):739–47. doi:10.1634/stemcells.2005-0281
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