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脑发育过程中干细胞的调节机制
http://www.100md.com 2003年8月7日 科宇快讯
     在脑发育过程中,一种信号能够触发一半的干细胞在某一阶段中自动死亡,乔治亚州大学乔治亚州医学院研究者已经确定这种现象是有利的。这种及时导致大量细胞死亡因子的确定对于理解一些未解难题是非常重要的。科学家认为这种死因能够提供如帕金森症、阿尔茨海默病和中风等疾病脑康复的可能性。

    乔治亚州医学院的Erhard Bieberich博士和乔治亚州大学Brian G. Condie博士在小鼠实验已经发现脂质神经酰胺和PAR-4蛋白均与细胞死亡有关,是在小鼠脑发育过程中在干细胞内起作用的一对死因组合。“如果有PAR-4而神经酰胺水平很高,细胞注定会死亡”,乔治亚州医学院生物化学博士Bieberich说:“你清除两者之一或抑制一种的表达而另一种存在时细胞不会死亡。但是如果两种信号同时上调细胞就会死亡”。

    在细胞分裂的某个时刻,神经元开始形成前,有大量蛋白和上调脂质的产生。在这个阶段要做出决定,什么子细胞得到脂质和蛋白的什么成分,决定未来细胞的功能。分化的特点是从单一干细胞产生的两个子细胞具有同样的结构和功能。然而科学家们已经证实与脑发育相关的干细胞亚群,两者中神经酰胺水平增加能引发子细胞处于死因组合状态下。

    存活的能够进一步分化的细胞能有一种称谓巢蛋白(nestin)的蛋白,巢蛋白是神经发育特殊阶段的一个标志物, Bieberich博士说:“巢蛋白耐受细胞将发展成神经系统细胞,如神经元、星形胶质细胞或其它细胞”。这使人感到遗传而得巢蛋白而不是PAR-4的细胞将能存活并发展为正常的神经细胞,反之则会死去。还使人感到发出信号引起细胞死亡或细胞凋亡的死因组合是在细胞似乎注定失去潜在用途的那一时刻,如在那里继续生存将导致脑的畸形。

    Bieberich.博士说:“在胚胎发育过程中我们就想知道干细胞的死亡是如何调节的,因为我们知道它需要被调节。你不想使大脑过度生长或处于临死状态,你就得发现其中奥秘,了解这个平衡是如何维持的。我们设计的实验显示了这两种信号在干细胞死亡中是必须的。但是正在谈论的还只是全部信号叠加的过程,由神经酰胺和PAR-4蛋白启动,经过许多未知的过程最后以细胞死亡而告终”。

    乔治亚州医学院研究者最近获得国家健康学会的同意,Bieberich博士和Condie博士能够探讨这些未知的问题,如神经酰胺和PAR-4蛋白表达如何被调控,什么使得PAR-4蛋白不均匀分布使二者形成死因组合。两位科学家为所发现的感到兴奋,“如果我们不知道信号的存在,我们就不知道从哪里入手” Bieberich.博士说。

    他们也对可能引发的研究方向感兴趣,例如中风时成人干细胞作为反应开始再一次分化时,帮助它们使细胞死亡减少到最低。“我们都知道即使成人的脑内也有干细胞用于损伤区域的修复,但是如果干细胞死亡调节机制是活跃的,将不能增加干细胞数量,因为总是一方面存活、一方面死亡。我们也许可以对此控制并且增加内生干细胞的数量。在帕金森症和阿尔茨海默病等神经退行性病变中,许多细胞临近死亡。我们想知道什么信号使得这些脑细胞死亡。它们可能与我们对胚胎鼠干细胞的研究情况相似甚至是相同”Bieberich.博士说。, 百拇医药