成人大脑的某些区域包含静止或休眠的神经干细胞，这些细胞有可能被重新激活以形成新的神经元。然而，人们对从静止到增殖的转变仍知之甚少。由日内瓦大学 (UNIGE) 和洛桑大学 (UNIL) 的科学家领导的团队发现了细胞代谢在此过程中的重要性，并确定了如何唤醒这些神经干细胞并重新激活它们。生物学家成功地增加了成年小鼠甚至老年小鼠大脑中新神经元的数量。这些有望用于治疗神经退行性疾病的结果将发表在 《科学进展》杂志上。

如何在大脑中产生新的神经元

干细胞具有独特的能力，可以不断地复制自身，并产生具有更特殊功能的分化细胞。神经干细胞 (NSC) 负责在胚胎发育过程中构建大脑，生成中枢神经系统的所有细胞，包括神经元。

神经发生能力随着年龄的增长而下降

令人惊讶的是，即使在大脑完全形成后，NSCs 仍然存在于某些大脑区域，并且可以在整个生命过程中产生新的神经元。这种称为成人神经发生的生物学现象对于学习和记忆过程等特定功能很重要。然而，在成人大脑中，这些干细胞变得更加沉默或“休眠”，并降低了它们更新和分化的能力。结果，随着年龄的增长，神经发生显着减少。UNIGE 理学院分子与细胞生物学系名誉教授 Jean-Claude Martinou 和 UNIL 生物医学科学系副教授 Marlen Knobloch 的实验室生物和医学学院发现了一种代谢机制，成人神经干细胞可以通过这种机制从休眠状态中苏醒并变得活跃。

“我们发现线粒体是细胞内产生能量的细胞器，它参与调节成人 NSC 的激活水平，”UNIL 研究员、与 Valentina Scandella 共同第一作者 Francesco Petrelli 解释说。线粒体丙酮酸转运蛋白 (MPC) 是十一年前在 Martinou 教授的小组中发现的一种蛋白质复合物，在这种调节中起着特殊的作用。它的活性影响细胞可以使用的代谢选择。通过了解区分活跃细胞和休眠细胞的代谢途径，科学家可以通过改变线粒体代谢来唤醒休眠细胞。

新视角

生物学家通过使用化学抑制剂或通过为 Mpc1基因生成突变小鼠来阻断 MPC 活性。使用这些药理学和遗传学方法，科学家们能够激活休眠的神经干细胞，从而在成年甚至老年小鼠的大脑中产生新的神经元。“通过这项工作，我们表明代谢途径的重定向可以直接影响成年神经干细胞的活动状态，从而影响新神经元的产生数量，”该研究的共同主要作者 Knobloch 教授总结道。“这些结果为细胞代谢在神经发生调节中的作用提供了新的思路。从长远来看，这些结果可能会导致抑郁症或神经退行性疾病等疾病的潜在治疗方法，”该研究的共同主要作者 Jean-Claude Martinou 总结道。