大脑干细胞
摘要：
就像每个人都记得的一样，我们发现人类大脑在收到损伤后，修复的能力是有限的。普遍看法是，大脑在一定程度上没有产生新细胞的能力。然而，研究者发现大脑里有两个特殊的区域会自动产生新的细胞，甚至是在成年人的大脑中。而这两个特殊的区域产生的新细胞被称为神经干细胞，而且现在科学家们在努力探究如何将神经干细胞的特性运用到治疗不同类型的大脑损伤当中去。
细胞是什么？
你可能听说过人类身体中水占了最大比重，那么，我们为什么没有崩坏成和地上的水坑一样呢（意为身体的水分全流出来）？那是因为，人类的身体是有许许多多不同类型的细胞组成的，比如：皮肤细胞(他们是真的平），心脏细胞（跳动，真的在跳动）和大脑细胞（传递信息）等等。细胞（图1）有一个很重要的特性就是阻止水流出变成地上的水坑：他们外部有一层由脂肪分子组成的薄膜，这使得水分被包裹而不会漏出去！在细胞内部，有更多的脂肪膜存在在被称为“细胞器”的小隔间里，他们各自都有自己的重要工作。细胞器中最重要的一个被称为细胞核。在此发现脱氧核糖核酸（DNA）可组成遗传指令。细胞核控制了不同的蛋白质在不同类型的细胞间的传递。蛋白质是细胞中忙碌的工作者，因为他们执行着重要的工作，那就是让细胞做他们该做的事。
图1：神经细胞是一种拥有各种各样的细胞器，每个细胞器都有一个非常重要的功能的细胞。
比如：DNA指导蛋白质的合成。
我们大脑中有哪些“专业的”细胞？
大脑中有许多“专业的”细胞，比如神经细胞（图1），少突胶质细胞和星形胶质细胞（图2）。我们把这些细胞称为“专业的”是因为他们被设计了不同的形状和特性去完成具体的功能。神经细胞，和他们被称为“树突”和“轴突”的突起物，保证了我们大脑中不同区域的交流，还能让大脑告诉（和控制）身体的其他部位，使他们可以移动和改变我们的环境。神经细胞传递和接受信息。少突胶质细胞包裹着神经细胞，为神经细胞更快地传递信息提供帮助。星形胶质细胞(星形细胞)通过提供营养和从身体的其他部位调节进入大脑来支持神经系统。
图2：神经干细胞能够自我更新
什么是干细胞,“干”是什么意思?
干细胞是未成熟或“非专门化的”细胞。类似于一张空白的纸，他们就像空白的细胞可以成为不同类型的“专业的”细胞（图2）。在大脑中，我们有神经干细胞，这意味着他们可以变成另一种干细胞，然而神经干细胞也可以在接受适当的生长因子后成为神经细胞，星型胶质细胞，少突细胞。在胚胎时期，许多干细胞已存在于大脑中，因为神经干细胞可以变成大脑中任何的细胞类型；大多数的脑细胞，在人类还是胚胎阶段就已经存在了。有趣的是，神经干细胞能在大脑中延续到人类已成年，他们位于大脑的特定位置（图3）。
图3：在这个大脑的侧视图中，在大脑深处，有两个被称为河马体和侧脑室的区域
科学家们发现神经干细胞就存在于这两个区域中。
“干”细胞这个术语的历史是非常复杂的，一个简单的类比就是：把它想象成树的树干，所有的树枝都是由树干慢慢长成的。非常类似的是，干细胞可以形成所有不同类型的“专业”细胞。
研究人员是什么时候第一次在成人大脑中发现干细胞的?
在成人大脑中发现干细胞，经历了数十年，涉及许多不同的科学家们(图4)。在这里,我们总结几个重要的发现。请注意，许多其他团体和研究也作出了重要贡献，这些也可以发现通过文献发现。在1960年代，两位研究者（约瑟夫·奥特曼博士和塔·d·达斯博士）共同努力，提出了关于大脑神经干细胞的存在的初步证据（1,2），紧接着其他科学家在1980年代也提出了类似证据（3,4）。当两个不同的研究组能够分离干细胞从大脑和证明这些细胞表现出上述干细胞特性，这引起了其他科学家的注意。
图4：对神经干细胞的研究发现时间轴，为今天的进步奠定了基础。
莎莉特朗普博士在1989年，从老鼠的大脑胚胎中分离了干细胞（5），并且她在实验室的细胞培养皿中培养了他们。她发现一些干细胞可能成为神经细胞核而其它的演变成了星型胶质细胞。所以干细胞都可以生成更多的神经干细胞。她的工作让其它科学家们认为，在其它哺乳动物（包括人类）胚胎的大脑中，也有类似的干细胞。1992年，布兰特雷诺博士和塞缪尔维斯博士的实验显示，成年鼠的大脑中也存在干细胞（6）。他们将从成年老鼠的脑中提取的细胞放在培养皿中与一些被称为“生长因子”（可以使细胞生长和分裂的物质）一起培育。他们表明，因为这些生长因子的存在，这些分离的细胞可以自我更新和可以成为神经细胞和星型胶质细胞，这意味着，他们就是神经干细胞。在这些实验结果的基础上，研究人员近期做了实验精确地发现了什么时候神经干细胞从成年老鼠和人的大脑中成为神经细胞的，这也让我们更加了解了这个类型的干细胞，包括人类和啮齿动物的重要区别（当然这个探讨超出了本文的范围）。
了解更多关于神经干细胞如何帮助我们治疗受伤或生病的大脑？
科学家正在积极研究如何利用神经干细胞(大脑中那些已经存在的或者那些在实验室培育的或来自另一个大脑)可以帮助治疗诸如中风(气血逆乱、脑脉痹阻或血溢于脑所致，因此细胞不能得到足够的营养和氧气),脊髓损伤,帕金森病(静止性震颤、运动迟缓、肌强直和姿势步态障碍)。神经干细胞在大脑中非常敏感的替换，例如：脑损伤后，神经干细胞将立刻穿过大脑组织到达受伤的区域，我们知道这实际上是提高了修复能力（9），因为当科学家阻止干细胞移动时，修复能力变得非常的糟糕（10）。解释如何以及为什么干细胞可以帮助恢复脑损伤是一个重要且活跃的研究领域。神经干细胞也影响着某些脑部疾病，如帕金森病和阿尔茨海默氏症。在这些疾病，神经干细胞似乎扩散率较低并且不太可能成为全面发展和健康的神经细胞。
科学家们还可以通过另一个方式将干细胞注射到体内(通过血液或直接进入大脑或脊髓)，观察脑损伤的改善复苏。几个研究小组正在研究这种治疗的细节并认真研究实验结果。最终，如果增强定居在大脑的神经干细胞的作用或转移在实验室里以及培育成功且可再生的，医生将有更好的方法治疗不同类型的脑损伤或疾病。与此同时，由于神经干细胞的非常重要的发现,我们将继续了解大脑，其功能和设计不同的方法使其更健康。蛋福特提醒大家，神经干细胞虽然有修复自己大脑的能力，但是还是要照顾好它哦。
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利益冲突声明
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
参考文献
[1] ↑ Altman, J., and Das, G. D. 1965. Autoradiographic and histological evidence of postnatal hippocampal neurogenesis in rats. J. Comp. Neurol. 124(3):319–35. doi:10.1002/cne.901240303
[2] ↑ Altman, J., and Das, G. D. 1966. Autoradiographic and histological studies of postnatal neurogenesis. I. A longitudinal investigation of the kinetics, migration and transformation of cells incorporating tritiated thymidine in neonate rats, with special reference to postnatal neurogenesis in some brain regions. J. Comp. Neurol. 126(3):337–89.
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[10] ↑ Jin, K., Wang, X., Xie, L., Mao, X. O., and Greenberg, D. A. 2010. Transgenic ablation of doublecortin-expressing cells suppresses adult neurogenesis and worsens stroke outcome in mice. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107(17):7993–8. doi:10.1073/pnas.1000154107
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