美国布朗大学（Brown University）的科学家在神经元培养研究方面有了新的发现。他们发现，与阿兹海默病中神经损伤有关的蛋白质——载脂蛋白E-4（apoE4）可能实际上有促进神经元生长的功能。当前，层粘连蛋白被认为是在实验室中培养哺乳动物神经元的金标准，但是这项研究发现，用apoE4培养来自小鼠中枢神经系统的神经元的效果比用层粘连蛋白的效果更好。这些研究结果预示了一种更佳的体外神经元培养方法，从而用于移植治疗患有神经退行性疾病的患者。
神经元。新研究发现apoE4有助于神经元体外培养
研究者表示这次发现令人惊讶，因为apoE4与阿兹海默病有关。载脂蛋白的功能是在大脑中分配并沉积胆固醇及其他的脂质。载脂蛋白有三种类型：apoE2、 apoE3及apoE4。携带编码apoE4基因的人群具有更高的发生淀粉样蛋白斑和神经原纤维缠结 （neurofibrillary tangle）的风险。不过这个蛋白影响阿兹海默病发生的具体机制并不清楚。
这项研究表明，在人体外当apoE4与其所携带的胆固醇分离后，它实际上是可以促进神经元的生长的。
在人体中，神经元是在胞外基质（ECM）中生长的。要在实验室中进行神经元体外培养，科学家需要模拟体内的ECM环境。层粘连蛋白是ECM中一种普遍存在的蛋白质，许多的研究表明层粘连蛋白有助于来自于外周神经细胞的神经元生长。这项新研究成果的主要作者Kwang-Min Kim表示，由于层粘连蛋白有助于外周神经细胞的伸张，因而它也被认为是有助于中枢神经细胞生长的，但是研究发现实际并非如此。
先前曾有研究发现，apoE4与层粘连蛋白的混合物在促中枢神经细胞生长方面比单独的层粘连蛋白要好。这个研究启发了Kin去研究apoE4的促中枢神经细胞生长作用。“先前的研究没有测试apoE4本身的效果，因此我们就对apoE4与层粘连蛋白的效果进行了平行对比。”
Kim和他的同事设计了四组实验，分别利用层粘连蛋白、层粘连蛋白与apoE4混合物、apoE4培养大鼠海马细胞——哺乳动物中枢神经细胞模式，并设计一个空白对照。结果发现，在apoE4中生长的海马细胞生长情况优于其他平行实验。他们还发现在apoE4中的轴突与树突的生长更加良好。
而利用层粘连蛋白培养中枢神经系统神经元则未表现出任何的优势。在这项研究中，利用层粘连蛋白培养中枢神经系统神经元的效果与空白差不多。Kim表示这是另一个令人惊讶的发现，因为层粘连蛋白被广泛用于各种神经细胞的培养。
这项研究还对蛋白质促神经元生长的化学途径进行了研究。先前的研究已经发现了两个神经元受体——即神经元与外部世界互作的通道——在蛋白质促发细胞生长机制中发挥作用。但是，当Kim的研究团队阻断integrin（整合素）和HSPG这两个受体后，他发现apoE4仍然能够促进神经元的生长。这一发现表明神经元还存在有其他未知的途径与apoE4进行相互作用。
医学教授Tayhas Palmore表示，这一发现为那些研究与神经元生长有关的受体的研究者提供了新的目标。
The potential of apolipoprotein E4 to act as a substrate for primary cultures of hippocampal neurons.
Kim KM et al.
The E4 isoform of apolipoprotein (apoE4) is known to be a major risk factor for Alzheimer's Disease (AD). Previous in vitro studies have shown apoE4 to have a negative effect on neuronal outgrowth when incubated with lipids. The effect of apoE4 itself on the development of neurons from the central nervous system (CNS), however, has not been well characterized. Consequently, apoE4 alone has not been pursued as a substrate for neuronal cultures. In this study, the effect of surface-bound apoE4 on developmental features of rat hippocampal neurons was examined. We show that apoE4 substrates elicit significantly enhanced values in all developmental features at day 2 of culture when compared to laminin (LN) substrates, which is the current substrate-of-choice for neuronal cultures. Interestingly, the adhesion of hippocampal neurons was found to be significantly lower on LN substrates than on glass substrates, but the axon lengths on both substrates were similar. In addition, this study demonstrates that the adhesion- and growth-enhancing effects of apoE4 substrates are not mediated by heparan sulfate proteoglycans (HSPGs), proteins that have been indicated to function as receptors or co-receptors for apoE4. In the absence of lipids, apoE4 appears to use an unknown pathway for up-regulating neuronal adhesion and neurite outgrowth. Our results indicate that apoE4 is better than LN as a substrate for primary cultures of CNS neurons and should be considered in the design of tissue engineered CNS.
