神經(jīng)干細(xì)胞再生機(jī)制揭示 細(xì)胞“形狀”靈活性對腦發(fā)育至關(guān)重要

科技日報東京1月15日電 (記者陳超)日本理化學(xué)研究所一個研究小組最新研究發(fā)現(xiàn)，哺乳動物的大腦在形成時，神經(jīng)干細(xì)胞可以靈活地再生“形狀”。這一機(jī)制的發(fā)現(xiàn)，揭示了細(xì)胞不為人知的行為。

動物大腦發(fā)育過程中，產(chǎn)生神經(jīng)細(xì)胞(神經(jīng)元)和膠質(zhì)細(xì)胞的神經(jīng)干細(xì)胞稱為“放射狀膠質(zhì)”。放射狀膠質(zhì)是一種細(xì)長柱狀的細(xì)胞，有兩個從細(xì)胞核上下延伸的突起，具有頂端和基底的細(xì)胞極性。多個放射狀神經(jīng)膠質(zhì)附著在每個頂端，形成像上皮細(xì)胞的片狀結(jié)構(gòu)。這種片狀結(jié)構(gòu)是大腦發(fā)育的基本結(jié)構(gòu)。

放射狀神經(jīng)膠質(zhì)根據(jù)細(xì)胞周期沿著頂端—基底軸上下移動細(xì)胞核，在頂端一側(cè)進(jìn)行細(xì)胞分裂。腦發(fā)育時，放射狀膠質(zhì)通過“對稱分裂”的自我復(fù)制來增加數(shù)量(增殖期)，然后通過“非對稱分裂”形成放射狀神經(jīng)膠質(zhì)和分化細(xì)胞。非對稱分裂中，首先會產(chǎn)生各種各樣的神經(jīng)細(xì)胞(神經(jīng)產(chǎn)生期)，之后會產(chǎn)生輔佐神經(jīng)細(xì)胞工作的膠質(zhì)細(xì)胞(膠質(zhì)產(chǎn)生期)，形成復(fù)雜的大腦。

此次，研究小組利用多光子顯微鏡，清晰地捕捉到了小鼠胎兒腦組織中存在的神經(jīng)干細(xì)胞的形狀變化，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)干細(xì)胞能靈活地再生柱狀形態(tài)。在早期腦發(fā)育(增殖)期間神經(jīng)干細(xì)胞分裂時，即使柱狀結(jié)構(gòu)被破壞，這種再生能力也能保持腦組織的細(xì)胞排列；在腦發(fā)育后期(神經(jīng)產(chǎn)生階段)，柱狀結(jié)構(gòu)被破壞的神經(jīng)干細(xì)胞逐漸積累，在腦組織中出現(xiàn)了其他的神經(jīng)干細(xì)胞層。研究小組還發(fā)現(xiàn)，這個新的干細(xì)胞層的出現(xiàn)導(dǎo)致了像人那樣有很大褶皺的腦形成。

研究成果在線發(fā)表于近期的《自然細(xì)胞生物學(xué)》上。