Nature:重磅!人大腦海馬體到成年時不再產生神經元

2021-01-13 生物谷

2018年3月8日/生物谷BIOON/---在過去的20年中，成年人每天能夠產生數百個新的神經元的證據讓人們燃起了增加神經元產生可能具有治療作用的希望。科學家們猜測促進神經發生可能會阻止或治療抑鬱症、阿爾茨海默病和其他腦部疾病。但是，在一項新的研究中，來自中國復旦大學、美國加州大學舊金山分校和西班牙瓦倫西亞大學的研究人員發現在早期發育後，神經元的產生急劇下降，到成年時嘎然而止，從而澆滅這樣的希望。相關研究結果於2018年3月7日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「Human hippocampal neurogenesis drops sharply in children to undetectable levels in adults」。

海馬體中的神經元，圖片來自Thomas Deerinck, NCMIR/SPL。


加拿大多倫多病童醫院神經科學家Paul Frankland說，對成年人和猴子大腦中的新產生的神經元進行「徹底搜查（exhaustive search）」獲得的這些結果「會讓很多人失望」。作為另一位觀察人士的哥倫比亞大學神經科學家René Hen補充道，「這讓人們對神經發生水平太低而不存在功能上的重要性感到擔憂」。不過，他和其他人認為這項研究為錯誤留下了很多空間。Hen說，大腦組織的處理方式、這些已故患者的精神病史或者他們是否遭受腦部炎症都可能解釋著為何這些研究人員不能證實早前的鼓舞人心的研究發現。

1998年，成年人體存在神經發生的首個證據來自於已故癌症患者的大腦，這些已故癌症患者在活著時接受了一種被稱作溴脫氧尿苷（bromodeoxyuridine）的化學物注射。這種化學物對新的分裂細胞進行標記，而且在大腦組織中，它出現在海馬體---一種參與記憶和學習的海馬狀結構---內的一些神經元中。在2013年，瑞典卡羅林斯卡研究所的Jonas Frisén實驗室通過對來自55名死者的大腦中的單個神經元進行碳年代測定支持了這一點。從神經元年齡來看，該團隊計算出人體每天替換齒狀回---海馬體中參與記憶編碼的部分---中的700個神經元。

加州大學舊金山分校的Arturo Alvarez-Buylla自20世紀80年代以來一直在研究大腦產生新細胞的能力，對此持懷疑態度。他以展現神經幹細胞壁龕如何不斷地再生齧齒動物大腦的部分區域而聞名。不過，這種碳年代測定證據並沒有讓他相信人類維持著類似的神經幹細胞庫：這種方法涉及「很多假設和能夠受到汙染或存在著假陽性的步驟」，他說。

在這項新的研究中，Alvarez-Buylla團隊與復旦大學附屬中山醫院神經內科、腦科學院、醫學神經生物學國家重點實驗室的楊振綱（Zhengang Yang）課題組以及瓦倫西亞大學卡瓦尼列斯研究所比較神經生物學實驗室的Jose Manuel Garcia-Verdugo團隊合作，花了5年的時間來收集來自不同年齡段（從出生到77歲）的59個人的大腦組織，這些人已死亡，或者因患有癲癇接受外科手術移除部分大腦組織。他們利用螢光抗體對處於不同成熟狀態的細胞特異性的蛋白進行標記。通過電子顯微鏡，他們還尋找了年輕的神經元所具有的特徵性的長而細的簡單形狀。

這些研究人員發現人體在年輕時有大量的神經幹細胞和祖細胞---在出生時，每平方毫米的大腦組織平均含有1618個年輕的神經元，但是這些神經元並未形成一個增殖性的神經幹細胞層，而且新的神經元的產生數量在1～7歲之間下降了23倍。到成年時，年輕神經元的供應已完全消失。Alvarez-Buylla說，「我們就是沒有觀察到其他人聲稱成年人大腦中存在的神經發生。」

Frisén反駁道，使用的這些抗體標記物是非常不可靠的，這是因為背景螢光能夠導致混淆的結果。他補充道，使用相同技術的其他團隊已觀察到成年時的神經發生。Frankland說，「我認為這場爭論將會很激烈。很多事情都取決於此。」（生物谷 Bioon.com）

參考資料：Shawn F. Sorrells, Mercedes F. Paredes, Arantxa Cebrian-Silla et al. Human hippocampal neurogenesis drops sharply in children to undetectable levels in adults. Nature, Published online: 07 March 2018, doi:10.1038/nature25975

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