据美国物理学家组织网近日报道，最近，一个由美国哈佛大学、马萨诸塞州总医院和哈佛医学院(HMS)等机构研究人员组成的合作小组，将经过选择的正常功能神经元移植到神经功能紊乱的小鼠脑中，很大程度上恢复了小鼠的正常脑功能。这也意味着，哺乳动物的大脑比人们以前所想的更容易修复。相关论文发表在最新一期的《科学》杂志上。
实验使用了一种转基因鼠，这种鼠因为神经紊乱无法对瘦蛋白信号产生响应而变得病态肥胖。瘦蛋白是一种控制新陈代谢和体重的激素，受下丘脑调节。小鼠经移植正常的胚胎神经元后错误线路得到修复，变得能响应瘦蛋白信号而使体重大大减轻。
研究人员用了一种高分辨率超声显微镜技术，将取自胚胎的祖细胞和幼年细胞精确植入到小鼠下丘脑的特定位置，并通过分子化验、电子显微镜、膜片钳(用小电极研究单个或几对神经元特性的电生理学技术)等方法，研究它们的生长和融合情况。
经过对新生神经元的结构、分子性状和电生理学特性等方面观察，确认它们发育成了控制瘦蛋白信号的4种主要神经元，这些神经元有效地连入脑网络并重新连接损坏的电路，在功能上和原来的脑线路融为一体。新生神经元能通过正常的突触和受体神经元沟通，而大脑也能对其返回信号，变得能响应瘦蛋白、胰岛素和葡萄糖。经治疗后，这些小鼠体重比那些未经治疗的和用其他替代疗法的对照鼠要轻30%。
“有趣的是，这些胚胎神经元连接得并不像我们想象得那么精确，但这好像没什么关系。” 论文高级作者、哈佛医学院院长杰弗里·弗莱尔说，“从某种意义上，这些神经元就像天线，能立刻捕获瘦蛋白信号。从能量平衡的角度看，这么少量的正常基因神经元就能如此有效地修复神经线路令人惊讶。”
论文作者之一、哈佛大学干细胞与再生生物学教授、HMS神经病学教授杰弗里·马克利斯解释说，在成年动物中，只有嗅球和海马体亚区的齿状回两个脑区有大的神经新生，下丘脑只有少量神经元能持续新生。下丘脑调控着摄食、新陈代谢、体温、性与攻击等基本行为。能在下丘脑细胞的尺度实施修复，表明新疗法有望治疗更复杂的神经类疾病，如脊髓损伤、自闭症、癫痫、渐冻人(肌萎缩性侧索硬化症)、帕金森氏病(震颤麻痹)、亨廷顿舞蹈病等。
Transplanted Hypothalamic Neurons Restore Leptin Signaling and Ameliorate Obesity in db/db Mice
Artur Czupryn, Yu-Dong Zhou, Xi Chen, David McNay, Matthew P. Anderson, Jeffrey S. Flier, Jeffrey D. Macklis
Evolutionarily old and conserved homeostatic systems in the brain, including the hypothalamus, are organized into nuclear structures of heterogeneous and diverse neuron populations. To investigate whether such circuits can be functionally reconstituted by synaptic integration of similarly diverse populations of neurons, we generated physically chimeric hypothalami by microtransplanting small numbers of embryonic enhanced green fluorescent protein–expressing, leptin-responsive hypothalamic cells into hypothalami of postnatal leptin receptor–deficient (db/db) mice that develop morbid obesity. Donor neurons differentiated and integrated as four distinct hypothalamic neuron subtypes, formed functional excitatory and inhibitory synapses, partially restored leptin responsiveness, and ameliorated hyperglycemia and obesity in db/db mice. These experiments serve as a proof of concept that transplanted neurons can functionally reconstitute complex neuronal circuitry in the mammalian brain.
文献链接：https://www.sciencemag.org/content/334/6059/1133.full?sid=d4a1bbed-7194-4e3e-abd3-132034ff590d
