大脑神经细胞尚难“华丽”再生

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2014-07-11 06:49:55 来源：中国科学报  作者：胡珉琦
* D9 F: o0 Y( I! @/ U/ h, g( ]8 A　　全球每年用于治疗这些脑部疾病的花费高达七千亿美元。然而，无论哪种治疗方法，都无法从根本上修复损伤的大脑神经元。换句话说，成人神经细胞再生是一种非常有限的现象。
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大脑神经细胞尚难“华丽”再生
: ^- F5 F% B. J　　图片来源：百度图片4 A2 l* s' s7 e: m- i. e7 [+ |+ O
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　　本报记者 胡珉琦1 ~0 i: E# \% ~6 L% N+ S5 C$ ~

  q9 ~; o6 D# v$ b8 B% U+ ~5 B# q5 W　　多发性硬化、运动神经元疾病、帕金森氏症等，当今威胁我们公众健康的主要疾病之一就是神经退行性疾病，全球每年用于治疗这些脑部疾病的花费高达七千亿美元。然而，无论哪种治疗方法，都无法从根本上修复损伤的大脑神经元。
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　　脑细胞始终处在一种连续不断地死亡且永不复生增殖的过程，死一个就少一个，直至消失殆尽。这是因为脑细胞是一种高度分化的细胞，成人的大脑细胞是不可分裂的。# i+ @& F, t3 L5 Q
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　　当然，这是基于科学对大脑的一种传统认识。事实上，关于神经细胞是否可以再生的争议也是始终存在的。不断有科学家发现，神经细胞可以由神经干细胞分化再生，这个过程叫作“神经发生”，但是，这个神经发生只局限在海马和嗅球两个区域。换句话说，成人神经细胞再生是一种非常有限的现象。
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, }. }6 t, Q4 x( t! w　　部分神经纤维可“自我修复”4 O! Z- X& m7 @' D  f. }
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　　众所周知，从左右脑延伸出的神经在脑的延髓处交叉，右脑负责左半身，左脑负责右半身。如果脑的一侧出现脑血管障碍或脑挫伤等损伤时，相反一侧的手脚就会出现麻痹甚至半身不遂。$ R* E- U( S- D5 ]
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　　日本大阪大学教授山下俊英领导的研究小组曾做过一个试验，研究人员人为损伤了实验鼠左脑，结果实验鼠右前脚麻痹，不能正常活动。但过了大约4周之后，实验鼠的运动功能恢复到了原有水平的一半左右。他们发现，实验鼠右脑中控制左前脚运动的神经细胞的神经突触向左脑中控制右前脚运动的神经细胞伸展，并与其连接。
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　　这项研究说明，一侧肢体不能正常活动的实验鼠，其大脑未受损一侧的神经会“补缺”，部分接替受损一侧大脑神经的功能。
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　　部分神经纤维在一定程度上具有自我修复的功能，但神经细胞很难做到。北大心理系教授沈政向《中国科学报》记者解释，神经元的基本结构可分为细胞体和突起两部分，神经元较长的突起被髓鞘和神经膜包裹，构成神经纤维。“突触、髓鞘在一定条件下是可以再生的，但如果神经细胞的细胞体损伤严重，自我修复的可能基本为零。”他举例，阿尔茨海默氏症的神经细胞病变，最初就是细胞体里的蛋白质淀粉化了，这种神经细胞的损伤就是无法修复的。
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( t% G# B3 @2 F6 I' |　　成人神经细胞再生是有限的  n5 T3 ]0 \% j( k7 c% |

9 R! g. w: U" A" V, \$ T% Q8 D( `　　然而，近日，英国南安普敦大学的一项研究发现，成人大脑具有自我修复机制—“神经发生”，它有助于保护神经退行性疾病如阿尔茨海默氏症、朊病毒病或帕金森症患者的大脑功能。
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　　研究人员发现，在大脑中的一个简单皮层区域，也就是负责控制学习和记忆的海马体的一部分—齿状回，其中的一些神经元会不断更新，即出现所谓的神经发生现象。, ?# [0 I! S4 Y) E% g7 w
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　　过去有关神经退行性疾病研究中曾发现有神经发生现象增加的情况，但并未弄清这种现象的作用。而此次南安普敦大学研究人员则证实，齿状回中神经发生现象的增加可部分抵消神经元所受的损伤。
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( }5 s0 R- p* p0 Q  O. Y6 h1 E: n) p　　研究人员利用患朊病毒病小鼠模型，确认了这些新生神经元产生的时间进程，以及它们是如何融入大脑回路中的。他们发现，在疾病早期和中期阶段，这种“自我修复”机制能够有效保护神经功能正常运行，但是在疾病晚期阶段，该机制的作用却无法维持。9 ]( B5 Z/ J0 N" E; `" g

# }$ N( l4 A# I) C8 F! M1 W3 y　　对此，沈政表示，关于神经细胞是否可以再生的争议始终存在，原因正是成年动物的脑产生新神经元的证据逐渐地出现。但是，他告诉《中国科学报》记者，大多数研究集中在海马和嗅球两个区域，海马是在一般情况下与学习和记忆过程有关的脑区。$ ?: _5 d& @* a; s6 z! M

0 X1 z5 A4 C% s; U# _6 A+ Z7 F2 q　　沈政坦言，成年人神经元再生目前主要在啮齿类动物中获得证实，而且相较于人类，这些脑区在小鼠中更为发达。目前科学家认为，这还是一种非常有限的现象，也许只发生在齿状脑回区内。  P2 Q8 y4 |! n

* _$ Q7 d2 G* R! z, x　　干细胞移植促神经细胞再生？
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　　除此之外，神经细胞再生的另一个研究方向是找到神经干细胞，干细胞是一类具有自我复制能力及多向分化潜能的未分化或低分化的细胞，理论上，如果存在神经干细胞，就可以分化出新的神经细胞。然而，一般认为，成体干细胞主要存在于骨髓、血液中，大脑中的神经干细胞很少。
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4 u+ O$ C2 k: O7 [　　德国慕尼黑大学的研究人员曾在研究成年鼠前脑的嗅觉信息编码和处理中心—嗅球时发现，那里有神经干细胞，并能不断生成一种被称为“谷氨酸能中间神经元”的神经细胞。这一发现证明了，在鼠脑受损伤后，嗅球中的神经干细胞还能为相邻的大脑皮层生成新的“谷氨酸能中间神经元”。这些神经细胞能转移到受损的大脑组织中，并在那里形成成熟的神经细胞，从而使受损大脑得到修复。因此，研究人员希望通过某种方法刺激人脑实现类似的修复过程，从而有助于找到医治阿尔茨海默氏症等脑部疾病的新方法。
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4 F6 _9 x2 e+ e  S# H　　爱丁堡大学Euan MacDonald运动神经元疾病研究中心主任Siddharthan Chandran教授正致力于神经细胞再生的干细胞治疗。在他看来，利用干细胞来修复大脑损伤有两条途径，最直接的办法是通过药物，促进并且激活那些已经存在于大脑中的干细胞，使之正确应对大脑损伤并将其修复。不过，这种方法只是被他视为一种未来的远景，显然，目前人类还没有找到这种药物。
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3 ^' m: a+ K1 S( c　　另一种方法则是通过干细胞移植，让其代替死亡或消逝的神经细胞。Siddharthan Chandran和伦敦大学的研究人员花费5年时间进行了一项临床试验，他们将实验室培植出的干细胞注射进患有多发性硬化症患者的血管。由于多发性硬化症患者会出现视力问题—视线模糊甚至失明，因此，研究人员跟踪监测了他们的视觉神经。研究发现，在注射干细胞之前，患者的视神经细胞在逐渐死亡，但干预之后，患者视神经细胞的死亡几率下降了。多发性硬化症的脑内受损区域被称为髓鞘脱失，Siddharthan Chandran认为，这并不意味着通过给血液提供干细胞就能长出新的视神经细胞，而是唤醒了大脑内生的干细胞，创造出新的髓磷脂，覆盖在了受损的视神经上。
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+ k  t! M% I0 A% W; i: e* V2 F　　沈政告诉《中国科学报》记者，事实上早在上个世纪80年代，干细胞移植在帕金森氏病的治疗中就已有尝试。当时的干细胞是从死亡的胎儿大脑中提取的，在这个发育阶段，大脑干细胞能长成各种神经细胞。因此，它们被移植到病人大脑的黑质当中，试图产生新的黑质细胞。但据沈政透露，这种方法的效果并不稳定，新生成的黑质细胞一开始还比较活跃，但由于大脑局部环境不佳，一两年后大部分黑质细胞还是死亡了。此外，干细胞的来源也受到医学伦理的质疑。因此，这种方法很快被叫停。
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7 j  @' S5 U, L8 c% ^　　2000年以后，在治疗贝敦氏病、中风的研究中也有过干细胞移植的试验，但干细胞来源依然是死亡的胎儿。尽管，目前实验室培养胚胎干细胞、诱导性多能干细胞已经成为了现实，但这类干细胞移植到脑部往往只能转变为单一的神经细胞或是血管，不一定就能定向分化出人们想要的神经细胞类型，它的准确性和安全性还远无法保证。
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: j/ S1 m% K! K/ z" p, i7 P　　《中国科学报》 (2014-07-11 第16版 探索)  
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