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斯坦福研究人员在血流停滞后增强大鼠的神经元恢复

导读斯坦福大学医学院的研究人员在一项新研究中报告说,他们找到了一种方法来帮助老鼠恢复大脑学习和记忆中的神经元。他们通过阻断控制遗传指令

斯坦福大学医学院的研究人员在一项新研究中报告说,他们找到了一种方法来帮助老鼠恢复大脑学习和记忆中的神经元。他们通过阻断控制遗传指令如何有效地构建蛋白质的分子来完成这项壮举。

如果研究中描述的方法可以应用于人类,它可能有一天可以帮助患有中风,心脏骤停或大量失血的患者,因此具有更高的记忆丧失风险。

该研究将于8月19日在eNeuro网上发表,研究人员在大鼠体内诱发了极低的血压 - 就像心脏停止跳动时一样。这些大鼠在海马的特定区域失去了对学习和记忆至关重要的神经元,但是研究人员通过注射阻断microRNA的分子来改善动物的细胞恢复:一种通过阻止遗传转化来调整基因激活的短分子蓝图成蛋白质。有趣的是,科学家发现microRNA阻断可能导致星形胶质细胞 - 支持神经元的细胞和占大脑中50%的细胞 - 变成神经元。

研究结果表明,神经细胞在其星形胶质细胞邻居的一些帮助下,在海马区域恢复,而海马区域未知具有能够补充丢失的神经元的局部干细胞群。加强人体的这种恢复可以帮助那些暂时失去血液流入大脑的人。

“目前还没有改善失血,心脏骤停或中风患者脑功能的治疗方法,”麻醉学,围手术期和疼痛医学助理教授,医学博士,医学博士Sted Stary说。“这是第一项研究,表明通过基于药物microRNA的疗法可以显着改善损伤后海马恢复的自然过程。”

Stary是该研究的资深作者。博士后学者Brian Griffiths博士和高级研究科学家欧阳博士分享了首席作者身份。

在(低血压)压力下

当新鲜血液停止流过大脑时,细胞废物堆积起来,缺乏氧气和葡萄糖的神经元最终会死亡。当一个人中风,失去大量血液或遭受心脏骤停时,就会发生这种情况。

在损伤中,称为miR-181a的microRNA水平飙升。在早期的一项研究中,研究人员用一种旨在粘附和灭活microRNA的分子阻断了miR-181a。他们发现,在减少大脑大脑血液流动之前阻断miR-181a会阻止神经元死亡。

“如果你想找到一种治疗损伤的方法,一种方法是寻找细胞中发生的破坏并试图逆转它们。第一步是问,'这种特异性microRNA保护作用的逆转正在逆转吗?'”Stary说。

虽然先前的研究结果令人鼓舞,但他们没有反映这种干预可能如何在临床环境中使用;患者在受伤后更有可能接受microRNA阻断。

为了测试miR-181a阻断是否有助于大鼠恢复海马神经元,研究人员通过吸走大部分血液并在10分钟后重新灌注血液来显着降低大鼠的血压。在心脏骤停期间,在大量失血或在某些手术期间,人们可能出现类似的血压下降。

血压下降导致海马区域中近95%的神经元被称为CA1死亡。手术后大约两个月,这些神经元反弹回到正常水平的近50%。

然后研究人员通过在动物血压下降后两小时或七天将阻断分子直接注射到大鼠海马中来测试microRNA阻断的效果。这些大鼠的神经元恢复显着高于未靶向任何已知微小RNA的对照分子。在早期的研究中,研究人员表明他们可以静脉注射阻滞剂,使其非常适合临床使用。

解决一个难题

但事实上有任何复苏令人费解。海马是少数几个拥有神经干细胞的大脑区域之一,神经干细胞可以在成人中形成新的神经元,但研究人员正在研究CA1区域。

“如果你没有新的神经干细胞并且你没有任何细胞分裂的证据,那么CA1神经元如何被重新填充呢?”斯塔里说。

研究人员有一个重要的线索:当CA1神经元处于最低点时,称为星形胶质细胞的特化神经元支持细胞进入受损区域。通常,星形胶质细胞位于CA1的含神经元层的上方和下方,并支持其神经元邻居的代谢和连接。

为了弄清楚星形胶质细胞的作用,科学家用荧光分子跟踪它们,这些荧光分子标记为星形胶质细胞绿色和神经元红色。当他们在显微镜下观察时,他们发现细胞发出黄光 - 这意味着细胞表现出绿色和红色标记。在miR181a被阻断的大鼠中发现这些黄色细胞的水平较高。

观察结果强烈暗示一些星形胶质细胞开始变成神经元。虽然研究人员正在计划进一步的实验来证实这一发现,但已经证明星形胶质细胞在其他脑损伤动物模型中会变成神经元。这种现象是否在人体血液流失到大脑后仍未完全确定,但如果得到证实,它可以为心脏骤停和中风幸存者开辟基于星形胶质细胞的基因疗法的新领域。

研究人员接下来计划验证阻断miRNA-181a是否有助于大鼠恢复记忆,学习和其他与海马相关的认知能力。如果是这样,该方法更接近于帮助从脑损伤恢复,其中血流被切断。

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