热点通路与大脑可塑性

大脑中的下丘脑负责调控行为、情绪和代谢等多个生理学方面，犹他大学的研究人员于九月十日在Developmental Cell杂志上发表文章，解析了成年期下丘脑神经细胞形成的调控机制。他们发现负责细胞间网络通讯的Wnt信号通路在下丘脑神经细胞前体的产生和特化过程中具有重要作用。

下丘脑是大脑中高度复杂的区域，控制着饥饿、干渴、疲劳、体温和睡眠等等，还联系着中枢神经系统与机体激素水平的调节系统。近来有研究显示，在整个成人阶段下丘脑都在持续着神经形成（新神经细胞形成）。

“我们在此前的工作中发现斑马鱼胚胎下丘脑的神经形成需要Wnt信号通路的激活，”文章资深作者，犹他大学医学院神经生物学和解剖学副教授Richard Dorsky博士说。“我们还发现，在斑马鱼的整个成年阶段Wnt信号传导和下丘脑神经形成都在持续进行。我们这项研究的目标是确定Wnt信号在神经形成中的特殊作用。”

Wnt信号传导通路是一个蛋白网络，将信号从细胞表面传达到细胞核中的DNA来调控基因表达，而且众所周知它在胚胎和成年期的细胞通讯过程中具有关键性作用。在这项研究中，Dorsky及其同事发现Wnt信号传导发生在斑马鱼胚胎下丘脑增殖活跃的神经祖细胞中。神经祖细胞仍具有分裂潜力，并能够分化为多种特定的细胞类型。Dorsky及其同事还发现，在斑马鱼的整个生命周期中，下丘脑的神经形成都一直需要Wnt信号传导。

神经祖细胞是由神经干细胞形成的，保留着发育成为特定类型神经细胞的能力。在胚胎形成后，一些神经干细胞在大脑和脊髓中休眠直到被激活成为修复系统。当组织损伤或组织死亡发生时，机体中的化学物质会激活这些神经干细胞生成神经祖细胞来进行组织修复。有研究显示，在未受损的大脑中祖细胞也会生成新神经细胞，使大脑具有一定的可塑性来应对环境的改变。

“从具体功能上来说，我们还不清楚为何下丘脑神经细胞的持续生成对于成年斑马鱼那么重要，”Dorsky说。“不过成年小鼠的下丘脑神经形成与环境改变引发的摄食行为调节有重要关联。

Dorsky及其同事发现Wnt信号通路在斑马鱼胚胎和成体中的作用并不相同。在斑马鱼胚胎中，需要激活Wnt信号使祖细胞增殖并形成大脑结构。然而在发育末期包括成年阶段，首先要激活Wnt信号通路促使神经祖细胞形成神经细胞，随后又必须抑制该信号通路细胞才能完成分化过程。值得注意的是，研究人员在小鼠中也发现了类似的Wnt作用模式。

“与大脑其他区域相比，对下丘脑胚后神经形成的研究相对较少，”Dorsky说。“我们的研究对这一领域做出了重要贡献，我们发现脊椎动物下丘脑的神经祖细胞分化受到Wnt信号通路的调控，为成年大脑的可塑性研究带了新的启示。”