海马干细胞通过“倾听”在附近的神经元作出反应

单个帕瓦耳蛋白 - 表达的interneuron

在大脑海马的许多成年神经干细胞(绿色)包围的单一帕瓦耳蛋白表达的intereuon(红色)。信用:格里阳光

John Hopkins神经根学家的新研究解释了成年小鼠海马发现的干细胞如何通过“倾听”在附近神经元中的化学通信中的“倾听”作出反应。

Johns Hopkins研究人员表示,他们已经弄清楚了在负责学习,记忆和情绪调节的一部分大脑中发现的干细胞如何决定保持休眠或创造新的脑细胞。显然,干细胞“倾听”在附近神经元中的化学沟通,了解有关强调系统以及需要采取行动的内容的想法。

研究人员称,理解化学信号传导的过程可能会阐明大脑如何对其环境的反应以及当前的抗抑郁药如何工作,因为在动物中,已经显示出这些药物增加脑细胞的数量。调查结果报告于7月29日,在大自然的在线出版

“What we learned is that brain stem cells don’t communicate in the official way that neurons do, through synapses or by directly signaling each other,” says Hongjun Song, Ph.D., professor of neurology and director of Johns Hopkins Medicine’s Institute for Cell Engineering’s Stem Cell Program. “Synapses, like cell phones, allow nerve cells to talk with each other. Stem cells don’t have synapses, but our experiments show they indirectly hear the neurons talking to each other; it’s like listening to someone near you talking on a phone.”

干细胞检测的“间接谈话”由从神经元突触泄漏的神经递质的输出来包括化学消息传递,该脑细胞末端的结构促进通信。这些神经递质从一个神经元释放并由另一个神经元释放,触发接收神经元以改变它们的电荷,以使神经元从电脉冲传播通信或沉降,施加进一步的消息。

为了了解哪些神经递质脑干细胞可以检测,研究人员将小鼠脑组织,连接到干细胞,并在添加某些神经递质后测量电荷的任何变化。当它们用神经递质GABA处理干细胞 - 一种已知的信号抑制产物,干细胞的电荷改变,表明干细胞可以检测到GABA消息。

为了了解GABA赋予脑干细胞的消息,科学家使用遗传技巧来除去GABA受体的基因 - 仅从脑干细胞检测GABA的细胞表面上的蛋白质。缺乏GABA受体的微观观察缺乏五天的GABA受体显示这些细胞复制自己,或产生胶质细胞 - 脑内神经元的支持细胞。脑干细胞与它们的GABA受体完好无损,似乎保持不变,而不是制造更多细胞。

接下来,团队对待具有valium的正常小鼠,通常用作抗焦虑药物,并通过激活GABA受体与它们接触时,如GABA一样。科学家在valium使用的第二天和第七天检查了小鼠,并计算了未处理的小鼠和用GABA活化剂处理的小鼠脑干细胞的数量。他们发现处理过的小鼠比未处理的小鼠有更多的休眠干细胞。

“传统上GABA告诉神经元关闭,不继续向其他神经元传播一条信息,”歌曲说。“在这种情况下,神经递质也关掉干细胞并使它们保持休眠。”

小鼠(和其他哺乳动物,包括人类)的脑干细胞群被多达10种不同类型的神经元包围,歌曲,并且任何数量可能是保持干细胞休眠。为了了解哪些神经元控制干细胞,研究人员将特殊的光活化蛋白插入触发细胞以发送电脉冲的神经元,以及在光线上发光时释放神经递质。通过闪烁以激活特定类型的神经元并用电极监测干细胞,歌曲的团队表明,测试的三种类型的神经元中的一种向干细胞发送信号导致干细胞中的电荷变化。神经元消息传递干细胞是表达帕瓦仑的型细胞间。

最后,看看这种干细胞控制机制是否与动物可能经历的东西对齐,科学家通过在社会隔离它们时产生正常小鼠的应力,并且在脑干细胞中缺乏GABA受体的小鼠相同。一周后,社会分离的正常小鼠的干细胞和胶质细胞的数量增加。但没有GABA受体的社会孤立的小鼠没有显示出来。

“GABA communication clearly conveys information about what brain cells experience of the outside world, and, in this case, keeps the brain stem cells in reserve, so if we don’t need them, we don’t use them up,” says Song.

本文的其他作者包括Juan Song,Chun Zhong,Michael Bonaguidi,Gerald Sun,Derek Hsu,Kimberly Christian和Johns Hopkins University,纽约州立大学纽约州大学延古和绍伊·州山东斯坦斯坦Karolinska Institutet,Z. Josh Huang and Grigori Enikolopov的斯坦福大学Karl deisseroth寒冷泉港实验室,宾夕法尼亚州立大学Bernhard Luscher。

图片:格里太阳

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