2月27日，基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院解剖學(xué)與生理學(xué)系徐楠杰課題組和瑞金醫(yī)院孫蘇亞課題組合作在《Science》子刊《Science Advances》上發(fā)表了題為“A neuronal molecular switch through cell-cell contact that regulates quiescent neural stem cells”的研究論文。該研究揭示了成年哺乳動物大腦內(nèi)神經(jīng)元活動依賴的靜息態(tài)神經(jīng)干細(xì)胞的激活和分化機(jī)制。
成年哺乳動物海馬區(qū)的神經(jīng)干細(xì)胞經(jīng)由神經(jīng)發(fā)生產(chǎn)生的新生神經(jīng)元對于記憶形成，模式分離，遺忘，以及壓力應(yīng)激起到重要作用。因此，理解成年神經(jīng)發(fā)生過程以及調(diào)節(jié)機(jī)制一直是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點問題。大量研究曾發(fā)現(xiàn)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖，分化以及維持受到其所處微環(huán)境的精細(xì)調(diào)控。但是，在不同生理或病理條件下，神經(jīng)干細(xì)胞所處的微環(huán)境怎樣感知外部環(huán)境的刺激進(jìn)而調(diào)控成年大腦新生神經(jīng)元的產(chǎn)生尚不清楚。
圍繞這一重要科學(xué)問題，徐楠杰課題組在本研究中利用自主跑步行為學(xué)范式結(jié)合化學(xué)遺傳學(xué)方法發(fā)現(xiàn)，跑步可以通過激活DG區(qū)的興奮性神經(jīng)元調(diào)節(jié)神經(jīng)干細(xì)胞的靜息態(tài)以及成年神經(jīng)發(fā)生。與以往研究結(jié)果不同的是，這種神經(jīng)元活動對于干細(xì)胞的調(diào)節(jié)是通過ephrin-B3信號介導(dǎo)的神經(jīng)元與神經(jīng)干細(xì)胞之間的直接接觸實現(xiàn)的。神經(jīng)元細(xì)胞膜上的ephrin-B3和神經(jīng)干細(xì)胞膜上受體EphB2在維持神經(jīng)干細(xì)胞的靜息態(tài)過程中起著分子開關(guān)的作用。跑步運動通過減弱神經(jīng)干細(xì)胞巢中的ephrin-B3-EphB2信號打開了神經(jīng)元對靜息態(tài)神經(jīng)干細(xì)胞的鎖定，使DG區(qū)的神經(jīng)干細(xì)胞轉(zhuǎn)為激活狀態(tài)并開始向神經(jīng)元方面分化。
模式圖顯示跑步后海馬區(qū)靜息態(tài)干細(xì)胞被周圍興奮性神經(jīng)元激活
徐楠杰課題組在過去數(shù)年中持續(xù)關(guān)注ephrin-B和EphB受體家族介導(dǎo)的細(xì)胞間信號在神經(jīng)發(fā)育過程中的調(diào)節(jié)作用，分別在《自然通訊》（Nature Communications，2016），《神經(jīng)科學(xué)雜志》（Journal ofNeuroscience，2016），和《細(xì)胞生物學(xué)雜志》（Journal of Cell Biology，2018）發(fā)表文章，闡述大腦重要核團(tuán)間神經(jīng)連接和突觸的形成機(jī)制。本項研究探討了成年哺乳動物腦內(nèi)的神經(jīng)干細(xì)胞的新型調(diào)節(jié)模式，是對大腦中該受體家族功能的又一發(fā)現(xiàn)。
該研究主要由徐楠杰研究員和孫蘇亞研究員指導(dǎo)下完成的，董健是文章的第一作者。研究還得到上海交通大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院的徐天樂教授和附屬第九人民醫(yī)院的馮東福主任的重要支持。該項工作受到973計劃，國家自然科學(xué)基金、上海腦-智工程、上海市科委和教委基金項目的資助。
文章鏈接：http://advances.sciencemag.org/content/5/2/eaav4416
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