成年人大脑的自我修复能力超出科学家预期。成年人的大脑在遭受损伤或罹患某些自身免疫性疾病后的自我修复能力,或许比科学家此前认为的更强。瑞士苏黎世大学的研究人员在小鼠实验中发现,特化的支持细胞能以一种不同寻常的方式,重新填充大脑的受损区域。这一过程最初并非将完整的新细胞移入受损区域,而是将新形成的细胞核输送至该处。
左侧图像显示了一个脑部病灶(直径略小于0.5毫米)。在病灶周围,新发现的“再生性”星形胶质细胞开始通过形成细长的细胞突起(红色所示)来封闭缺损。新生成的细胞核(蓝色所示)沿着这些细胞突起向受损区域迁移。未发生改变的星形胶质细胞(绿色所示)则环绕在病灶周围。右侧图像为左侧标记区域的放大图。来源:苏黎世大学药理学与毒理学研究所
胶质细胞在大脑中承担着关键的支持与营养供给功能。其中一类因呈星形而得名的星形胶质细胞,对神经元的正常运转尤为重要。星形胶质细胞为神经细胞提供营养、协助调控血流,并维持脑组织的整体健康状态。长期以来科学家都认为,星形胶质细胞一旦受损死亡,成年人的大脑无法将其完全补充。这类细胞的损失可能发生在脑损伤后,也可见于自身免疫性疾病中,比如罕见的视神经脊髓炎谱系疾病——患者自身的抗体会攻击并破坏星形胶质细胞。
由瑞士苏黎世大学药理学与毒理学研究所的共同第一作者Marina Herwerth与Matthias Wyss主导的一项研究,对这一长期存在的观点提出了挑战。在Bruno Weber的带领下,该研究团队在活体小鼠的大脑中发现了一类特化的“再生型”星形胶质细胞。相关研究发表于《自然-神经科学》。
这类细胞聚集在大脑受损区域的边缘,协助重建缺失的星形胶质细胞网络。“我们的研究结果揭示了成年大脑一项此前未知的自我修复能力,也为促进星形胶质细胞缺失相关疾病的康复提供了新思路。”Weber表示。
为追踪修复过程,研究人员利用双光子显微镜,连续数周对活体小鼠的大脑进行实时观察,同时追踪大脑不同区域中被激活的基因。两种方法结合,让研究团队得以确定是哪些星形胶质细胞负责修复受损组织。
这些再生细胞的作用不止是简单的分裂。它们还会完成一个特殊的过程:子细胞中新生成的细胞核,会通过星形胶质细胞迁移很长的距离,抵达受损区域。正如Weber解释的那样:“它们会让子细胞新形成的细胞核长距离滑行移动,填充大脑受损区域,重新编织起星形胶质细胞网络。”
细胞核能够通过成年星形胶质细胞的长突起进入受损组织这一发现,为科学家理解大脑在特定类型损伤后如何启动自我修复,补充了新的认知维度。如果研究人员最终能掌握选择性激活这些修复机制的方法,或许就能更有效地修复受损脑组织、重建星形胶质细胞网络,并改善特定脑部疾病的康复效果。
研究团队还识别出了修复过程中会被短暂激活的大量基因与信号通路。这些生物信号有望成为未来干预疾病或损伤后再生过程的潜在靶点。“我们识别出了修复过程中被短暂激活的众多基因与信号通路,未来它们可以作为切入点,用于调控疾病和损伤后的再生过程。”Weber强调道。
文章来源:https://doi.org/10.1038/s41593-026-02354-5
作者:方子逸 来源:中国科学报