鱼类脑细胞对阿尔茨海默病的反应

2020-07-23 263鱼类

鱼类脑细胞对阿尔茨海默病的反应,与人类不同的是,斑马鱼具有出众的再生能力:如果脑细胞因疾病或损伤而丧失,它们将很容易从所谓的祖细胞中再生。德国神经退行性疾病中心(DZNE)和德累斯顿科技大学(TUD)的研究人员通过复杂的方法对这些祖细胞进行了详细的鉴定,并确定它们由8个不同的亚群组成。在一个淀粉样蛋白堆积的鱼类模型中(阿尔茨海默病的一个特征),只有这些群体中的一部分增加了增殖以恢复丢失的细胞。描述这些祖细胞增殖能力的分子基础将有助于确定治疗人类阿尔茨海默病的新候选靶分子。这项研究发表在《细胞报告》上。

研究背景

阿尔茨海默氏症的特点是在大脑中积聚有毒的蛋白质,即所谓的淀粉样β聚集物,导致神经元细胞死亡。”德累斯顿DZNE的Helmholtz青年研究小组组长、都柏林大学再生疗法中心(CRTD)的研究员、该研究的主要作者卡汉·克齐尔(Caghan Kizil)说:“很多阿尔茨海默病的研究都集中在试图防止神经元死亡。”我们看到了另一种方法,试图诱导丢失细胞的再生。”

鱼类脑细胞对阿尔茨海默病的反应

这是一项具有挑战性的任务,因为人脑的再生能力相当有限。成人大脑中有一些神经干细胞可以产生新的细胞,但它们只存在于两个受限制的区域,只产生少量的神经元。相比之下,斑马鱼很容易再生失去的脑组织。

斑马鱼和哺乳动物在进化上是有联系的。因此,我们认为哺乳动物的再生能力是潜移默化的,是可以唤起的我们可以从研究斑马鱼的分子途径和细胞相互作用中学习,并利用这些知识更好地了解如何在小鼠和最终在人类中促进再生。”

在目前的研究中,研究人员使用“单细胞测序法”对斑马鱼大脑中的细胞进行了前所未有的详细描述,这是一种对单个细胞中所有激活基因进行盘点的复杂方法,研究鱼类脑细胞对阿尔茨海默病的反应。克孜尔和他的同事们鉴定出了迄今为止未知的8个不同的祖先群体。当他们用阿尔茨海默病特有的毒性淀粉样β聚集物挑战大脑时,这些人群中的一部分(但不是全部)增加了增殖并产生了新的细胞。

此外,研究人员阐明了每个细胞群体的分子程序是如何对淀粉样蛋白β作出反应的。这些数据现在可以用来识别在鱼类淀粉样蛋白积累模型中触发再生的候选基因。作为原理的证明,研究小组挑选出了一种信号分子,称为成纤维细胞生长因子8,并表明它能诱导祖细胞和干细胞群的增殖,这些细胞群对淀粉样蛋白-β也有反应。

后续研究方向

现在,研究人员已经确定了斑马鱼对淀粉样蛋白β的反应而增殖的细胞群以及引发这种反应的分子途径,他们可以将这些数据应用于小鼠和人类。这些新发现的斑马鱼祖先种群在哺乳动物中有哪些等价物?通过正确的触发因素,它们能被诱导增殖吗?”我们将首先用鼠标作为模型系统来解决这些问题但最终,我们希望我们的研究能够揭示诱导再生的策略,作为治疗人类阿尔茨海默病的新方法。”

引用

DZNE - German Center for Neurodegenerative Diseases. "How fish brain cells react to Alzheimer's disease." ScienceDaily. ScienceDaily, 23 April 2019. www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190423133729.htm.

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