成人大腦的某些區域含有靜止或休眠的神經干細胞，它們有可能被重新激活形成新的神經元。然而，從靜止到增殖的轉變仍然知之甚少。

由日內瓦大學 (UNIGE) 和洛桑大學 (UNIL) 的科學家領導的團隊發現了細胞代謝在此過程中的重要性，并確定了如何喚醒這些神經干細胞并重新激活它們。生物學家成功地增加了成年小鼠甚至老年小鼠大腦中新神經元的數量。這些結果有望用于治療神經退行性疾病，并將發表在《科學進展》雜志上。

生物學家發現如何喚醒和重新激活神經干細胞

干細胞具有獨特的能力，可以連續產生自身的副本，并產生具有更專門功能的分化細胞。神經干細胞（NSC）負責在胚胎發育過程中構建大腦，產生中樞神經系統的所有細胞，包括神經元。

神經發生能力隨著年齡的增長而降低

令人驚訝的是，即使大腦完全形成后，神經干細胞仍然存在于某些大腦區域，并且可以在一生中產生新的神經元。這種生物現象被稱為成人神經發生，對于學習和記憶過程等特定功能非常重要。然而，在成人大腦中，這些干細胞變得更加沉默或“休眠”，并降低了它們的更新和分化能力。結果，神經發生隨著年齡的增長而顯著減少。

UNIGE理學院分子和細胞生物學系名譽教授Jean-Claude Martinou和UNIL生物醫學科學系副教授 Marlen Knobloch 的實驗室生物和醫學院發現了一種代謝機制，成年神經干細胞可以通過該機制從休眠狀態中蘇醒并變得活躍。

“我們發現線粒體（細胞內產生能量的細胞器）參與調節成體NSC的激活水平，”UNIL研究員、與Valentina Scandella共同撰寫該研究的Francesco Petrelli解釋道。線粒體丙酮酸轉運蛋白（MPC）是Martinou教授小組十一年前發現的一種蛋白質復合物，在這種調節中發揮著特殊的作用。它的活性影響細胞可以使用的代謝選擇。通過了解區分活躍細胞和休眠細胞的代謝途徑，科學家可以通過改變線粒體代謝來喚醒休眠細胞。

新視角

生物學家通過使用化學抑制劑或通過培育Mpc1基因突變小鼠來阻斷MPC活性。利用這些藥理學和遺傳學方法，科學家們能夠激活休眠的神經干細胞，從而在成年甚至老年小鼠的大腦中產生新的神經元。

“通過這項工作，我們表明代謝途徑的重定向可以直接影響成體神經干細胞的活動狀態，從而影響生成的新神經元的數量。”

“這些結果為細胞代謝在神經發生調節中的作用提供了新的線索。該研究的共同主要作者讓-克洛德·馬蒂努（Jean-Claude Martinou）總結道，從長遠來看，這些結果可能會為抑郁癥或神經退行性疾病等疾病帶來潛在的治療方法。

來源：日內瓦大學

參考資料：Petrelli, F., et al. (2023) Mitochondrial pyruvate metabolism regulates the activation of quiescent adult neural stem cells. Science Advances. doi.org/10.1126/sciadv.add5220.

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