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VTC Fralin生物醫(yī)學(xué)研究所教授Michael Fox領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組發(fā)現(xiàn)了一種能夠產(chǎn)生19號膠原蛋白的腦細(xì)胞，而這種膠原蛋白是形成大腦中抑制回路的關(guān)鍵成分。

這項研究發(fā)表在了《神經(jīng)科學(xué)雜志》上，研究中描述了一種先前未知的健康大腦發(fā)育的潛在分子機制。該研究結(jié)果或?qū)榭茖W(xué)家們開發(fā)成熟或修復(fù)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)以及緩解疾病的新藥奠定基礎(chǔ)。

VTC Fralin生物醫(yī)學(xué)研究所教授、弗吉尼亞理工學(xué)院神經(jīng)科學(xué)學(xué)院院長Michael Fox領(lǐng)導(dǎo)了一項研究，該研究也許能揭示癲癇發(fā)作和精神疾病的分子基礎(chǔ)。圖片來源：弗吉尼亞理工大學(xué)

神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞是腦細(xì)胞中最為豐富的兩類細(xì)胞。膠質(zhì)細(xì)胞，特別是星形膠質(zhì)細(xì)胞，能夠釋放信號分子，從而支持健康突觸（神經(jīng)元間的化學(xué)通訊結(jié)構(gòu)）的生長和維持。但在該研究中，Fox的研究小組發(fā)現(xiàn)了一種中間神經(jīng)元，這種神經(jīng)元能解釋和傳遞來自其他神經(jīng)元的信息，并且生成了絕大多數(shù)的能夠刺激突觸形成的腦源性膠原蛋白19。

Fox同時也是弗吉尼亞理工大學(xué)科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)學(xué)院的主任，他說：“之前的許多研究都致力于尋找星形膠質(zhì)細(xì)胞的類中間神經(jīng)元作用，而我們卻意外地發(fā)現(xiàn)了一種中間神經(jīng)元的類星形膠質(zhì)細(xì)胞作用。”

在之前的研究中，研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，缺乏編碼19號膠原蛋白基因的老鼠，其大腦海馬體和新皮層的神經(jīng)元細(xì)胞體周圍，會出現(xiàn)抑制性突觸丟失的現(xiàn)象。人類大腦的這些區(qū)域負(fù)責(zé)的是認(rèn)知功能，如：推理、語言、感知、記憶和學(xué)習(xí)。而這些區(qū)域也被證明能夠影響老鼠的感覺、記憶和學(xué)習(xí)。

有這種基因突變的老鼠更容易出現(xiàn)癲癇發(fā)作和行為異常，也許是因為上述腦區(qū)神經(jīng)元之間的過度興奮性連接。該基因也與人類的神經(jīng)精神疾病有關(guān)。尤其值得一提的是，研究者認(rèn)為人類這種基因的缺失可能與家族性精神分裂癥有關(guān)，美國國家精神衛(wèi)生研究所的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，精神分裂癥是一種困擾了200多萬美國人的腦部疾病。

但是Fox早前對19號膠原蛋白重要性的發(fā)現(xiàn)也引發(fā)了另外一個問題：這種蛋白質(zhì)是從何而來的呢？在這項新研究中，科學(xué)家們利用核糖探針（一種與RNA互補片段結(jié)合的核糖核酸（RNA）小片段），在正常小鼠、野生型小鼠和基因突變的小鼠身上尋找不同的細(xì)胞類型標(biāo)記。通過該種方法的實驗，研究者發(fā)現(xiàn)腦源性19號膠原蛋白主要由一種中間神經(jīng)元產(chǎn)生。

這種中間神經(jīng)元是最早在新皮層發(fā)育的一類神經(jīng)細(xì)胞，它有助于周圍突觸回路的成熟。這類中間神經(jīng)元釋放出19號膠原蛋白分子后，這些蛋白質(zhì)會充當(dāng)指示另一種豐富的中間神經(jīng)元產(chǎn)生抑制性突觸的信號。

Fox說：“在我們最初提出這個建議的時候，有些人認(rèn)為一個神經(jīng)元在沒有發(fā)生突觸耦合的情況下會影響另一個細(xì)胞的發(fā)育，這種提法太牽強了?！?/span>

膠原蛋白大約占一個人體重的百分之二十，它是包裹器官、肌肉和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的結(jié)締組織基質(zhì)。由于膠原蛋白分子的結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，所以即使是一個非常微小的基因變異也會改變蛋白質(zhì)的形狀，這會使得膠原蛋白分子成為無用的廢物，而細(xì)胞會破壞這樣的蛋白質(zhì)分子并回收其組成部分。

膠原蛋白基因突變與一系列結(jié)締組織疾病有關(guān)，但是Fox認(rèn)為，關(guān)于大腦中膠原蛋白基因突變的研究還不夠深入。

Fox說：“這個項目之所以能引起我的興趣，是因為我們對細(xì)胞外基質(zhì)蛋白（如：膠原蛋白19）在調(diào)節(jié)健康回路形成中的作用實在是知之甚少。我們作為學(xué)生學(xué)習(xí)神經(jīng)科學(xué)這門課程的時候，我們通常被告知的是大腦中并沒有存在很多結(jié)締組織，但是我們有越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，這些細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的存在似乎為健康的大腦發(fā)育奠定了基礎(chǔ)?！?/span>

實驗室計劃在這一發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，致力于開發(fā)新的方法來重新刺激患病或受傷的大腦中抑制性突觸的生長。研究小組先前發(fā)現(xiàn)，從這種膠原蛋白中提取的一種小肽matricyptin足以促進(jìn)缺乏19號膠原的細(xì)胞中抑制性突觸的生長。

Fox說：“我們希望將我們了解到的這些回路是如何發(fā)展的理論知識應(yīng)用到治療上。我們發(fā)現(xiàn)了一種肽，它在刺激抑制性突觸形成方面顯示出了自身獨特的特性，當(dāng)前我們并正在研究如何對其進(jìn)行利用?！?/span>

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