人脑神经元重新进入细胞周期年龄迅速转向衰老

Kim于4 月 9日在开放获取期刊PLOS Biology上发表的一项新研究表明，大脑中重新进入细胞周期的有丝分裂后神经元会迅速衰老，而这种重新进入在阿尔茨海默病中更为常见香港中文大学的周海文及其同事。这种现象可能为更多地了解神经退行性过程提供了机会，并且用于实现这一发现的技术很容易适用于有关大脑中独特细胞群的其他研究。

大脑中的大多数神经元都是有丝分裂后的，这意味着它们已经停止分裂。多年来，人们一直认为这种有丝分裂后状态是永久性的。最近的发现表明，一小部分神经元重新进入细胞周期，但人们对它们进入细胞周期后的命运知之甚少。

为了解决这个问题，作者求助于可公开访问的“snRNA-seq”数据数据库，其中分离出单个单核，并对它们的 RNA 进行测序，提供了细胞在分离时正在做什么的快照。细胞周期经历不同的阶段，包括生长、DNA 合成、分裂特异性生长和有丝分裂，每个阶段都由执行该阶段所需的一组特定蛋白质来表征。这使得作者能够使用这组 RNA 来告诉他们任何特定细胞核处于循环的哪个阶段。

他们的数据包括超过 30,000 个细胞核的信息，每个细胞核都根据一组约 350 个细胞周期相关基因的表达水平进行评分。他们发现一小群兴奋性神经元确实重新进入了细胞周期。然而，这些细胞在大多数情况下并没有成功地继续完成细胞周期以产生子代神经元。相反，重新进入的细胞与衰老相关的基因表达也有所升高。实际上，细胞重新苏醒只是为了进入衰老状态。

有趣的是，作者发现阿尔茨海默病患者大脑中的神经元以更高的速度重新进入细胞周期，而那些重新进入细胞周期并衰老的神经元的多个与阿尔茨海默病风险较高相关的基因表达增加，包括那些直接促进淀粉样蛋白产生的物质，淀粉样蛋白是一种在AD大脑中聚集的粘性蛋白。同样，与健康大脑相比，帕金森病和路易体痴呆症患者的大脑中重新进入神经元的比例有所增加。

这种重新进入患病大脑的神经生物学意义尚不清楚，但这里采用的分析方法可能会提供对大脑内神经元亚群的更深入的了解，并揭示神经退行性疾病的疾病机制。

“由于这些细胞在大脑中的罕见存在和随机定位，它们的分子特征和疾病特异性异质性仍不清楚，”Chow 说。 “虽然未来将在相关人类样本中对这些发现进行实验验证，但这种分析方法在不同疾病和跨物种环境中的适用性提供了新的机会和见解，以补充基于组织学的主流方法来研究这些疾病的作用。细胞在大脑衰老和疾病发病机制中的作用。”

作者补充道，“所证明的生物信息学分析流程将为该领域提供一种新工具，以公正地剖析细胞周期重新参与和衰老神经元，并剖析它们在健康大脑与受疾病影响的大脑中的异质性。”