Development:干细胞环境在大脑发育中发挥着关键性作用

                      by naturalkillerce编译

      诸如人类之类的高级哺乳动物比其他哺乳动物拥(比如小鼠)有显著性更大的大脑。在一项新的研究中，来自德国马克斯-普朗克研究所分子细胞生物学与遗传学中心的研究人员发现一种调控脑干细胞增殖的新机制。在发育期间，它起着促进神经元产生的作用，因此导致大脑皮层扩大。相关研究结果发表在2014年2月15日那期Development期刊上，论文标题为“Integrin αvβ3 and thyroid hormones promote expansion of progenitors in embryonic neocortex”。论文通信作者为马克斯-普朗克研究所分子细胞生物学与遗传学中心主任Wieland Huttner。

      这项令人吃惊的发现在于脑干细胞环境中的两种组分---胞外基质(extracellular matrix, ECM)和甲状腺激素---与一种在这种干细胞表面上发现的一种被称作整合素(integrin)的分子一起发挥作用。这可能解释了孕妇碘缺乏为何会对未出生的孩子产生灾害性的后果，这是因为没有碘就不会产生甲状腺激素，这对胎儿的大脑发育产生不利的影响。

      大脑神经元是由被称作基底祖细胞(basal progenitor)的干细胞产生的，这些祖细胞能够在人体内增殖，但在小鼠体内则不能。在人体中，基底祖细胞被它们自己产生的ECM包围着。它容纳着这些能够增殖的祖细胞。小鼠缺乏缺乏这样的ECM，这就意味着它们产生更少的神经元，拥有更小的大脑。

      因此，研究人员开展测试来观察如果在小鼠体内模拟一种类似的人脑干细胞环境，那么小鼠基底祖细胞是否开始增殖。论文第一作者Denise Stenzel说，研究结果是“我们利用一种激活抗体模拟人脑干细胞的ECM。这种抗体激活基底祖细胞表面上的一种整合素，因而激活它们的增殖。”

      鉴于之前已知甲状腺激素是大脑合适发育所必需的，因此研究人员在怀孕的大鼠体内阻断这种激素产生以便观察它的缺乏是否会抑制胚胎中的基底祖细胞增殖。确实，更少的这种祖细胞产生，因此产生更少的神经元。当甲状腺激素在这种整合素上作用被阻断时，这种模拟ECM的抗体单独不再能够诱导基底祖细胞增殖。

      因此，ECM和甲状腺激素一起似乎是大脑发育期间基底祖细胞增殖和产生足够神经元所必需的。人脑干细胞天然地产生合适的环境。这很可能就是在进化过程中，人类产生更大大脑的方式。这项研究也在细胞水平上解释了碘在胚胎大脑发育中所发挥的作用。