概述：自古以來，人們就注意到大腦在受傷后自愈的能力有限。人們普遍認為，這在一定程度上是由于大腦無法產(chǎn)生新細胞。后來，研究人員發(fā)現(xiàn)，大腦有兩個特殊區(qū)域確實會產(chǎn)生新細胞，即使在成年人中也是如此。這兩個特殊區(qū)域的細胞被稱為神經(jīng)干細胞，現(xiàn)在科學家正在努力確定如何利用它們的特殊特性來治療不同類型的大腦損傷。

細胞是什么？

你可能聽說過，人類大部分是由水組成的。 那么，為什么我們不會癱倒在地上？ 這是因為人體是由各種不同類型的細胞組成的。細胞是生命的最小單位–由膜包囊組成，內(nèi)含細胞器以確保生存。 – 例如，皮膚細胞（真的很扁）、心臟細胞（真的會跳動?。┖湍X細胞（傳遞信息）。

細胞（圖1）有一個重要的特征，可以防止我們癱倒在地上變成一灘爛泥：它們有一層由特殊脂肪分子組成的外膜，可以防止細胞內(nèi)的水分滲出！ 在細胞內(nèi)部，還有更多的脂肪膜區(qū)，被稱為 “細胞器”，它們都有各自重要的工作。

細胞核是最重要的細胞器之一。 每個細胞中都含有以脫氧核糖核酸（DNA）形式存在的遺傳信息。 細胞核控制著每種不同類型的細胞表達哪些不同的蛋白質(zhì)。 蛋白質(zhì)是細胞中忙碌的工人，因為它們執(zhí)行著重要的工作，使細胞能夠做它需要做的事情！

我們的大腦中有哪些類型的“特化”細胞？

有幾種類型的“專門一種通過改變形狀和結(jié)構(gòu)來適應履行特定功能的細胞。”腦中的細胞，例如神經(jīng)元（圖 1）、少突膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞（圖2）。

我們之所以稱這些細胞為特化細胞，是因為它們具有不同的形狀和特性，旨在讓這些細胞執(zhí)行特定的功能。

神經(jīng)元通過其稱為“樹突”和“軸突”的突起，使大腦的不同區(qū)域能夠相互溝通，并允許大腦與身體的其他部分對話（和控制身體的其他部分），這使我們能夠移動并感知周圍環(huán)境的變化。

神經(jīng)元傳遞和接收信息。少突膠質(zhì)細胞包裹在神經(jīng)元周圍，提供支持，使神經(jīng)元能夠快速傳輸這些信息。星形膠質(zhì)細胞（星細胞）通過提供營養(yǎng)和調(diào)節(jié)從身體其他部位傳遞到大腦的物質(zhì)來支持神經(jīng)系統(tǒng)。

什么是干細胞？“干細胞”部分的含義是什么？

干細胞尚未成熟或“未分化處于未成熟狀態(tài)的細胞，具有成為特定類型細胞的潛力。這些細胞就像一張白紙。它們類似于一張白紙，就像空白細胞一樣，可以成為不同類型的特化細胞。干細胞只要活著就可以不斷分裂（我們說它們是“自我更新的”），它們有兩個重要特征：它們可以產(chǎn)生其他干細胞，并且可以成為多種類型的更特化的細胞（圖2）。

在大腦中，我們有神經(jīng)干細胞。這意味著這些神經(jīng)干細胞可以產(chǎn)生神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞或少突膠質(zhì)細胞。

胚胎的大腦中有許多干細胞，因為神經(jīng)干細胞會產(chǎn)生大腦的所有細胞類型；大多數(shù)腦細胞誕生于胚胎階段。有趣的是，神經(jīng)干細胞甚至會在成年后一直存在于大腦中，并位于大腦的特定部位（圖3）。

“干細胞”一詞的歷史相當復雜。一個簡單的比喻是想象一棵樹的樹干，所有不同的樹枝都從樹干長出。同樣，干細胞是所有不同類型的特化細胞的起源。

研究人員何時首次發(fā)現(xiàn)成人大腦中的干細胞？

成人大腦中的干細胞的發(fā)現(xiàn)用了幾十年的時間，許多不同的科學家都參與其中（圖4）。這里，我們總結(jié)了一些重要的發(fā)現(xiàn)。請注意，許多其他團體和研究也做出了重要貢獻，這些貢獻也可以通過查閱文獻找到。

20世紀60年代，兩位研究人員Joseph Altman博士和Gopal D. Das博士合作提供了大腦中存在神經(jīng)干細胞的早期證據(jù)^[1,2]，隨后20世紀80年代其他幾位研究人員也提出了類似的證據(jù)^[3,4]。當兩個不同的研究小組能夠真正從大腦中分離出干細胞，并證明這些細胞表現(xiàn)出上述干細胞特性時，科學家們才真正開始注意到這一點。

1989年，Sally Temple博士從胚胎中分離出干細胞^[5]，并在實驗室的細胞培養(yǎng)皿中培養(yǎng)干細胞。 她發(fā)現(xiàn)一些干細胞可以變成神經(jīng)元，其他干細胞可以變成星形膠質(zhì)細胞。 所有干細胞都可以制造更多的神經(jīng)干細胞。 她的研究成果讓科學家們想到，在其他哺乳動物（包括人類）的胚胎大腦中也可能發(fā)現(xiàn)類似的干細胞。

1992年，布倫特-雷諾茲（Brent Reynolds）博士和塞繆爾-韋斯（Samuel Weiss）博士發(fā)現(xiàn)，成年小鼠大腦中也含有干細胞^[6]。他們將成年小鼠大腦中的細胞與一些重要的分子（稱為 “生長因子 “的物質(zhì)，能促使細胞生長和分裂）放在一個培養(yǎng)皿中培養(yǎng)。

他們發(fā)現(xiàn)，在這些生長因子的作用下，分離出來的細胞既能自我更新，又能變成神經(jīng)元或星形膠質(zhì)細胞，這意味著它們是神經(jīng)干細胞。 在這些研究成果的基礎(chǔ)上，研究人員最近又做了實驗，準確地發(fā)現(xiàn)了成年大鼠^[7]和人類^[8]大腦中神經(jīng)干細胞誕生新神經(jīng)元的時間，讓我們對這類干細胞有了更多的了解，包括人類和嚙齒動物之間的重要差異。

我們所講的神經(jīng)干細胞指的就是成體中存在于腦中的中樞神經(jīng)干細胞，其實在外周也有一些“神經(jīng)干細胞”稱為“神經(jīng)嵴干細胞”，可以分化成外周神經(jīng)細胞、神經(jīng)內(nèi)分泌細胞和施旺細胞，還可橫向分化成色素細胞和平滑肌細胞（這個也叫轉(zhuǎn)分化）。

神經(jīng)干細胞（NSC）的來源

4種來源的神經(jīng)干細胞的優(yōu)缺點

進一步了解神經(jīng)干細胞如何幫助我們治療腦損傷或疾病？

科學家正在積極研究神經(jīng)干細胞（無論是大腦中已經(jīng)存在的細胞，還是在實驗室中培養(yǎng)的細胞，或從另一個大腦中提取的細胞）如何幫助治療中風（大腦的正常血流停止，因此細胞無法獲得足夠的營養(yǎng)和氧氣）、脊髓損傷和帕金森病（一種控制身體運動的細胞逐漸停止工作并死亡的疾病）。

大腦中的神經(jīng)干細胞對變化非常敏感。例如，腦損傷后，神經(jīng)干細胞會穿過腦組織直達損傷部位。我們知道這實際上改善了恢復[9]，因為當科學家阻止干細胞移動到損傷部位時，恢復情況會變得更糟^[10]。解釋干細胞如何以及為何幫助腦損傷恢復的機制是一個重要且活躍的研究領(lǐng)域。

神經(jīng)干細胞也受到某些腦部疾病的影響，例如帕金森病和阿爾茨海默病一種導致記憶力喪失和智力障礙的腦部疾病。在這些疾病中，神經(jīng)干細胞的增殖率似乎較低細胞繁殖時其數(shù)量增加得有多快。并且不太可能發(fā)育成為完全發(fā)育和健康的神經(jīng)元。

科學家還可以將來自其他來源的干細胞注入體內(nèi)（通過血液或直接注入大腦或脊髓），觀察腦損傷的恢復情況是否得到改善。幾個研究小組正在研究這種治療方法的細節(jié)，并仔細研究結(jié)果。

最終，如果增強生物體或物體的力量、功能或反應。大腦中的神經(jīng)干細胞或?qū)嶒炇遗囵B(yǎng)的神經(jīng)干細胞的移植成功且可重復指重復某項任務并且每次都獲得相同結(jié)果的能力。

醫(yī)生將有更好的方法來治療幾種不同類型的腦損傷或疾病。與此同時，由于神經(jīng)干細胞這一非常重要的發(fā)現(xiàn)，我們將繼續(xù)了解大腦及其功能，并設(shè)計不同的方法使其更健康。

參考資料：

[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.

[3] ↑ Goldman, S. A., and Nottebohm, F. 1983. Neuronal production, migration, and differentiation in a vocal control nucleus of the adult female canary brain. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 80(8):2390–4. doi:10.1073/pnas.80.8.2390

[4] ↑ Kaplan, M. S., and Bell, D. H. 1984. Mitotic neuroblasts in the 9-day-old and 11-month-old rodent hippocampus. J. Neurosci. 4(6):1429–41.

[5] ↑ Temple, S. 1989. Division and differentiation of isolated CNS blast cells in microculture. Nature 340(6233):471–3. doi:10.1038/340471a0

[6] ↑ Reynolds, B. A., and Weiss, S. 1992. Generation of neurons and astrocytes from isolated cells of the adult mammalian central nervous system. Science 255(5052):1707–10. doi:10.1126/science.1553558

[7] ↑ Cameron, H. A., Woolley, C. S., McEwen, B. S., and Gould, E. 1993. Differentiation of newly born neurons and glia in the dentate gyrus of the adult rat. Neuroscience 56(2):337–44. doi:10.1016/0306-4522(93)90335-D

[8] ↑ Eriksson, P. S., Perfilieva, E., Bjork-Eriksson, T., Alborn, A. M., Nordborg, C., Peterson, D. A., et al. 1998. Neurogenesis in the adult human hippocampus. Nat. Med. 4(11):1313–7. doi:10.1038/3305

[9] ↑ Thored, P., Arvidsson, A., Cacci, E., Ahlenius, H., Kallur, T., Darsalia, V., et al. 2006. Persistent production of neurons from adult brain stem cells during recovery after stroke. Stem Cells 24(3):739–47. doi:10.1634/stemcells.2005-0281

[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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