科学:通过单细胞分析揭示蝾螈端脑的神经发生和再生

来源：100医疗网原创2022-09-07 16336039

蝾螈，如美西蝾螈(学名Ambystoma mexicanum)，在研究四足动物保守性状方面发挥了重要作用。

蝾螈，如美西蝾螈(学名Ambystoma mexicanum)，在研究四足动物保守性状方面发挥了重要作用。到目前为止，对蝾螈大脑中细胞类型多样性及其与其他脊椎动物大脑关系的研究主要是通过组织学来进行的。墨西哥蝾螈的大脑在胚胎后期生长，增殖的室管膜胶质细胞产生新的神经元。墨西哥蝾螈的大脑受伤后也会再生；然而，目前还不清楚干细胞如何再生这只蝾螈的大脑，以及神经元连接是否得到了正确恢复。

对端脑单细胞和单核基因组的分析揭示了几种羊膜动物(包括爬行动物、鸟类和哺乳动物)细胞类型和脑区的多样性和进化关系。这些方法还揭示了发育和成年期间神经发生的分子轨迹。在一项新的研究中，来自奥地利维也纳生物中心和瑞士苏黎世联邦理工学院的研究人员对墨西哥蝾螈端脑的细胞类型、神经发生和进化保护进行了分子表征。他们将单核基因组分析应用于稳定状态和再生期的墨西哥蝾螈端脑，以研究其细胞类型的多样性和稳定神经发生的分子动力学。他们比较了分子光谱，以了解再生神经发生的具体特征。相关研究成果发表在2022年9月2日的《科学》杂志上，题目是《轴突端脑组织、神经发生和再生的单细胞分析师》。

这些作者利用snRNA-seq和snATAC-seq以及空间转录组学确定了墨西哥蝾螈端脑的细胞多样性。他们确定了神经元、室管膜胶质细胞和神经母细胞的区域分布，并通过对比分析确定了它们在羊膜动物中的保守性。他们发现墨西哥蝾螈的端脑中含有谷氨酸能神经元，其转录与海龟和小鼠的海马、背皮层和嗅皮层中的神经元相似。嗅皮层样神经元也表现出保守的嗅球神经元输入投射。墨西哥蝾螈的GABA释放抑制神经元(以下简称GABA抑制神经元)表现出神经节突起不同亚区的特征，与龟和小鼠的GABA抑制神经元相似。他们利用轨迹推理构建了稳态时神经发生的分化轨迹，发现室管膜胶质细胞基本经历了不同类型的中间成神经细胞，利用特定的基因调控网络形成不同类型的谷氨酸能神经元。在终末期脑损伤后，他们发现在再生神经发生的初期，室管膜胶质细胞存在损伤特异性转录状态，表现为伤口愈合和细胞迁移基因的上调。损伤后的神经发生类似于稳态时的神经发生过程，并导致丢失的神经元和嗅球输入投射的再生。

蝾螈端脑的结构、保存和神经发生。图片来自Science，2022，doi :10.1126/Science . ABP 9262。

综上所述，这些结果表明，哺乳动物端脑相关的细胞类型和基因表达模式在两栖动物大脑中也很明显。细胞类型的进化史表明，与这些作者在墨西哥蝾螈和爬行动物中观察到的GABA能神经元相比，谷氨酸盐神经元更加不同。他们的结论是，胚胎晚期墨西哥蝾螈端脑的神经发生是由不同的神经母细胞进行的，这些神经母细胞与特定的神经元类型有关，并取决于共同和特定的调节程序。他们发现这些共同的调节程序在再生神经发生中被激活，这表明脑损伤在诱导损伤特异性室管膜胶质细胞的转录状态后，通过现有的途径激活了神经发生。再生的神经元重新建立了它们之前与远处大脑区域的连接，这表明实现了潜在的功能恢复。他们对墨西哥蝾螈大脑如何再生的新见解可能为其他生物的大脑再生研究提供参考。(100yiyao.com 100医疗网)

参考资料：

蝾螈端脑组织、神经发生和再生的单细胞分析。科学，2022，doi :10.1126/science . ABP 9262。

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