大腦干細胞
摘要：
就像每個人都記得的一樣，我們發(fā)現人類大腦在收到損傷后，修復的能力是有限的。普遍看法是，大腦在一定程度上沒有產生新細胞的能力。然而，研究者發(fā)現大腦里有兩個特殊的區(qū)域會自動產生新的細胞，甚至是在成年人的大腦中。而這兩個特殊的區(qū)域產生的新細胞被稱為神經干細胞，而且現在科學家們在努力探究如何將神經干細胞的特性運用到治療不同類型的大腦損傷當中去。
細胞是什么？
你可能聽說過人類身體中水占了最大比重，那么，我們?yōu)槭裁礇]有崩壞成和地上的水坑一樣呢（意為身體的水分全流出來）？那是因為，人類的身體是有許許多多不同類型的細胞組成的，比如：皮膚細胞(他們是真的平），心臟細胞（跳動，真的在跳動）和大腦細胞（傳遞信息）等等。細胞（圖1）有一個很重要的特性就是阻止水流出變成地上的水坑：他們外部有一層由脂肪分子組成的薄膜，這使得水分被包裹而不會漏出去！在細胞內部，有更多的脂肪膜存在在被稱為“細胞器”的小隔間里，他們各自都有自己的重要工作。細胞器中最重要的一個被稱為細胞核。在此發(fā)現脫氧核糖核酸（DNA）可組成遺傳指令。細胞核控制了不同的蛋白質在不同類型的細胞間的傳遞。蛋白質是細胞中忙碌的工作者，因為他們執(zhí)行著重要的工作，那就是讓細胞做他們該做的事。
圖1：神經細胞是一種擁有各種各樣的細胞器，每個細胞器都有一個非常重要的功能的細胞。
比如：DNA指導蛋白質的合成。
我們大腦中有哪些“專業(yè)的”細胞？
大腦中有許多“專業(yè)的”細胞，比如神經細胞（圖1），少突膠質細胞和星形膠質細胞（圖2）。我們把這些細胞稱為“專業(yè)的”是因為他們被設計了不同的形狀和特性去完成具體的功能。神經細胞，和他們被稱為“樹突”和“軸突”的突起物，保證了我們大腦中不同區(qū)域的交流，還能讓大腦告訴（和控制）身體的其他部位，使他們可以移動和改變我們的環(huán)境。神經細胞傳遞和接受信息。少突膠質細胞包裹著神經細胞，為神經細胞更快地傳遞信息提供幫助。
大腦中有許多“專業(yè)的”細胞，比如神經細胞（圖1），少突膠質細胞和星形膠質細胞（圖2）。我們把這些細胞稱為“專業(yè)的”是因為他們被設計了不同的形狀和特性去完成具體的功能。神經細胞，和他們被稱為“樹突”和“軸突”的突起物，保證了我們大腦中不同區(qū)域的交流，還能讓大腦告訴（和控制）身體的其他部位，使他們可以移動和改變我們的環(huán)境。神經細胞傳遞和接受信息。少突膠質細胞包裹著神經細胞，為神經細胞更快地傳遞信息提供幫助。星形膠質細胞(星形細胞)通過提供營養(yǎng)和從身體的其他部位調節(jié)進入大腦來支持神經系統(tǒng)。
圖2：神經干細胞能夠自我更新
什么是干細胞,“干”是什么意思?
干細胞是未成熟或“非專門化的”細胞。類似于一張空白的紙，他們就像空白的細胞可以成為不同類型的“專業(yè)的”細胞（圖2）。在大腦中，我們有神經干細胞，這意味著他們可以變成另一種干細胞，然而神經干細胞也可以在接受適當的生長因子后成為神經細胞，星型膠質細胞，少突細胞。在胚胎時期，許多干細胞已存在于大腦中，因為神經干細胞可以變成大腦中任何的細胞類型；大多數的腦細胞，在人類還是胚胎階段就已經存在了。有趣的是，神經干細胞能在大腦中延續(xù)到人類已成年，他們位于大腦的特定位置（圖3）。
圖3：在這個大腦的側視圖中，在大腦深處，有兩個被稱為河馬體和側腦室的區(qū)域
科學家們發(fā)現神經干細胞就存在于這兩個區(qū)域中。
“干”細胞這個術語的歷史是非常復雜的，一個簡單的類比就是：把它想象成樹的樹干，所有的樹枝都是由樹干慢慢長成的。非常類似的是，干細胞可以形成所有不同類型的“專業(yè)”細胞。
研究人員是什么時候第一次在成人大腦中發(fā)現干細胞的?
在成人大腦中發(fā)現干細胞，經歷了數十年，涉及許多不同的科學家們(圖4)。在這里,我們總結幾個重要的發(fā)現。請注意，許多其他團體和研究也作出了重要貢獻，這些也可以發(fā)現通過文獻發(fā)現。在1960年代，兩位研究者（約瑟夫·奧特曼博士和塔·d·達斯博士）共同努力，提出了關于大腦神經干細胞的存在的初步證據（1,2），緊接著其他科學家在1980年代也提出了類似證據（3,4）。當兩個不同的研究組能夠分離干細胞從大腦和證明這些細胞表現出上述干細胞特性，這引起了其他科學家的注意。
圖4：對神經干細胞的研究發(fā)現時間軸，為今天的進步奠定了基礎。
莎莉特朗普博士在1989年，從老鼠的大腦胚胎中分離了干細胞（5），并且她在實驗室的細胞培養(yǎng)皿中培養(yǎng)了他們。她發(fā)現一些干細胞可能成為神經細胞核而其它的演變成了星型膠質細胞。所以干細胞都可以生成更多的神經干細胞。她的工作讓其它科學家們認為，在其它哺乳動物（包括人類）胚胎的大腦中，也有類似的干細胞。1992年，布蘭特雷諾博士和塞繆爾維斯博士的實驗顯示，成年鼠的大腦中也存在干細胞（6）。他們將從成年老鼠的腦中提取的細胞放在培養(yǎng)皿中與一些被稱為“生長因子”（可以使細胞生長和分裂的物質）一起培育。他們表明，因為這些生長因子的存在，這些分離的細胞可以自我更新和可以成為神經細胞和星型膠質細胞，這意味著，他們就是神經干細胞。在這些實驗結果的基礎上，研究人員近期做了實驗精確地發(fā)現了什么時候神經干細胞從成年老鼠和人的大腦中成為神經細胞的，這也讓我們更加了解了這個類型的干細胞，包括人類和嚙齒動物的重要區(qū)別（當然這個探討超出了本文的范圍）。
了解更多關于神經干細胞如何幫助我們治療受傷或生病的大腦？
科學家正在積極研究如何利用神經干細胞(大腦中那些已經存在的或者那些在實驗室培育的或來自另一個大腦)可以幫助治療諸如中風(氣血逆亂、腦脈痹阻或血溢于腦所致，因此細胞不能得到足夠的營養(yǎng)和氧氣),脊髓損傷,帕金森病(靜止性震顫、運動遲緩、肌強直和姿勢步態(tài)障礙)。神經干細胞在大腦中非常敏感的替換，例如：腦損傷后，神經干細胞將立刻穿過大腦組織到達受傷的區(qū)域，我們知道這實際上是提高了修復能力（9），因為當科學家阻止干細胞移動時，修復能力變得非常的糟糕（10）。解釋如何以及為什么干細胞可以幫助恢復腦損傷是一個重要且活躍的研究領域。神經干細胞也影響著某些腦部疾病，如帕金森病和阿爾茨海默氏癥。在這些疾病，神經干細胞似乎擴散率較低并且不太可能成為全面發(fā)展和健康的神經細胞。
科學家們還可以通過另一個方式將干細胞注射到體內(通過血液或直接進入大腦或脊髓)，觀察腦損傷的改善復蘇。幾個研究小組正在研究這種治療的細節(jié)并認真研究實驗結果。最終，如果增強定居在大腦的神經干細胞的作用或轉移在實驗室里以及培育成功且可再生的，醫(yī)生將有更好的方法治療不同類型的腦損傷或疾病。與此同時，由于神經干細胞的非常重要的發(fā)現,我們將繼續(xù)了解大腦，其功能和設計不同的方法使其更健康。蛋福特提醒大家，神經干細胞雖然有修復自己大腦的能力，但是還是要照顧好它哦。
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利益沖突聲明
作者聲明,這項研究是在沒有進行任何商業(yè)或財務關系可能被視為一個潛在的利益沖突。
參考文獻
[1]↑Altman, J., and Das, G. D. 1965. Autoradiographic and histological evidence of postnatal hippocampal neurogenesis in rats. J. Comp. Neurol. 124(3):319–35. doi:10.1002/cne.901240303
[2]↑Altman, J., and Das, G. D. 1966. Autoradiographic and histological studies of postnatal neurogenesis. I. A longitudinal investigation of the kinetics, migration and transformation of cells incorporating tritiated thymidine in neonate rats, with special reference to postnatal neurogenesis in some brain regions. J. Comp. Neurol. 126(3):337–89.
[3]↑Goldman, S. A., and Nottebohm, F. 1983. Neuronal production, migration, and differentiation in a vocal control nucleus of the adult female canary brain. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 80(8):2390–4. doi:10.1073/pnas.80.8.2390
[4]↑Kaplan, M. S., and Bell, D. H. 1984. Mitotic neuroblasts in the 9-day-old and 11-month-old rodent hippocampus. J. Neurosci. 4(6):1429–41.
[5]↑Temple, S. 1989. Division and differentiation of isolated CNS blast cells in microculture. Nature 340(6233):471–3. doi:10.1038/340471a0
[6]↑Reynolds, B. A., and Weiss, S. 1992. Generation of neurons and astrocytes from isolated cells of the adult mammalian central nervous system. Science 255(5052):1707–10. doi:10.1126/science.1553558
[7]↑Cameron, H. A., Woolley, C. S., McEwen, B. S., and Gould, E. 1993. Differentiation of newly born neurons and glia in the dentate gyrus of the adult rat. Neuroscience 56(2):337–44. doi:10.1016/0306-4522(93)90335-D
[8]↑Eriksson, P. S., Perfilieva, E., Bjork-Eriksson, T., Alborn, A. M., Nordborg, C., Peterson, D. A., et al. 1998. Neurogenesis in the adult human hippocampus. Nat. Med. 4(11):1313–7. doi:10.1038/3305
[9]↑Thored, P., Arvidsson, A., Cacci, E., Ahlenius, H., Kallur, T., Darsalia, V., et al. 2006. Persistent production of neurons from adult brain stem cells during recovery after stroke. Stem Cells 24(3):739–47. doi:10.1634/stemcells.2005-0281
[10]↑Jin, K., Wang, X., Xie, L., Mao, X. O., and Greenberg, D. A. 2010. Transgenic ablation of doublecortin-expressing cells suppresses adult neurogenesis and worsens stroke outcome in mice. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107(17):7993–8. doi:10.1073/pnas.1000154107
