携手健康网携手健康网

最微小的时刻被证明是婴儿健康大脑的关键

弗吉尼亚大学医学院的研究人员揭示了我们大脑的发育方式,揭示了细胞分裂的最后一步对于大脑达到其适当的大小和功能至关重要。

新发现确定了小头畸形的潜在原因,小头畸形是一种头部发育不全且异常小的先天缺陷。那是因为头随着大脑的增长而增长。联邦疾病控制中心估计,美国每年有八分之一的儿童到五千分之一的儿童患有小头症。这种情况与学习障碍、发育迟缓、视力和听力损失、运动障碍和其他问题有关。

“通过了解小头畸形的遗传原因,即使它们很少见,我们也可以帮助了解一些病毒感染如何导致小头畸形,例如寨卡病毒或巨细胞病毒,”UVA 细胞生物学系的研究员 Noelle D. Dwyer 说.

了解大脑发育

Dwyer 和她的团队旨在了解单个细胞的微小变化如何导致大脑发生巨大变化。在这种情况下,他们确定了脱落的重要作用,脱落是细胞分裂的最后一步。在脱落过程中,一个新的或“女儿”细胞切断了与它的“母”细胞的连接。把它想象成当一个新生儿来到这个世界时剪断脐带。

科学家们怀疑一种特殊的细胞蛋白 Cep55 对于正确的脱落至关重要。德怀尔想对此进行调查,以确定如果不存在蛋白质会发生什么。她和她的同事惊讶地发现,他们的实验室小鼠仍然可能发生脱落。然而,这个过程比平时花费的时间更长,失败率大幅上升。

研究人员报告说,值得注意的是,脱落失败的神经干细胞表明它们需要从大脑中移除。这导致大量细胞死亡并被移除。这与身体其他部位的细胞形成对比,当脱落失败时,它们不需要自己移除。

“与身体其他部位的细胞相比,产前大脑中的神经干细胞似乎有更严格的‘质量控制’。如果它们的 DNA 或细胞器受损,它们就会做出这种一触即发的反应来牺牲自己,这样它们就不会制造可能导致大脑功能障碍或脑肿瘤的异常脑细胞,”德怀尔说。“大脑仍然可以发挥作用。其他组织似乎对受损细胞具有更高的耐受性,并且不会激活这种细胞死亡反应。”

Dwyer发现,阻断神经干细胞的去除信号有助于实验小鼠的大脑长大,但这只能恢复大脑正常大小的一部分。此外,正常的大脑组织和功能仍然受到干扰。研究人员说,这表明了适当的大脑发育对健康大脑发育的重要性。

Dwyer 指出,用药物或基因疗法阻断细胞死亡信号可以帮助恢复某些类型的小头畸形的大脑生长,但也可能会使大脑功能变差。她说:“这就是为什么在动物模型和细胞培养模型中测试这些想法很重要的原因。”

UVA 的新发现与科学家对制造 Cep55 蛋白的基因的了解一致。Cep55 基因突变的人的大脑和中枢神经系统会出现严重缺陷,而他们身体的其他部分则相对幸免于难。德怀尔的新研究有助于解释为什么会这样。

新发现也有利于对抗癌症。“Cep55 突变也被发现与许多人类癌症有关,因此了解 Cep55 在大脑分裂细胞中的正常功能有助于告知癌症研究人员其改变的功能如何导致异常细胞分裂,从而引发或促进肿瘤生长,”德怀尔说.

Dwyer 指出 Jessica Little 和 Katrina McNeely 的重要贡献,他们最近在 Dwyer 的实验室完成了博士学位。Little是医学博士。今年春季毕业的 UVA 细胞与发育生物学项目的学生;McNeely 是一名神经科学研究生,去年为她的论文答辩。

研究人员在《神经科学杂志》上发表了他们的发现。

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。