高尔基体如何影响出生后早期神经元发育

　　神经元是构成神经回路的细胞，利用化学物质和电来接收和发送信息，使身体能够做一切事情，包括思考、感知、移动等等。神经元有一种叫做轴突的长纤维，它把信息传递给后面的神经元。来自轴突的信息被从细胞体呈扇形分布的树枝状结构(称为树突)接收。树突细化是出生后早期大脑发育的重要组成部分，在此期间树突被定制以与适当的轴突建立特定的连接。

　　

神经元是构成神经回路的细胞，利用化学物质和电来接收和发送信息，使身体能够做一切事情，包括思考、感知、移动等等。神经元有一种叫做轴突的长纤维，它把信息传递给后面的神经元。来自轴突的信息被从细胞体呈扇形分布的树枝状结构(称为树突)接收。

树突细化是出生后早期大脑发育的重要组成部分，在此期间树突被定制以与适当的轴突建立特定的连接。在最近发表的一篇论文中，研究人员提供了证据，表明啮齿动物神经元内涉及高尔基体的机制如何在一种名为n -甲基- d -天冬氨酸型谷氨酸受体(NMDAR)的神经递质受体接收神经元活动的帮助下启动树突细化。

这篇论文发表在7月28日的《细胞报告》上。

日本静冈国立遗传研究所的助理教授Naoki Nakagawa说:“我们想找到在出生后早期大脑发育过程中，活动依赖性神经元回路重组的细胞机制。”“亚细胞结构(如细胞器)的动力学对这一过程的潜在贡献在很大程度上被忽视了。”

这里讨论的细胞器是高尔基体，它是细胞内物质运输的枢纽。高尔基体在细胞中的定位通过决定细胞内运输的方向而产生细胞极性。“已知高尔基介导的细胞极性在早期胚胎发育事件中起重要作用，如细胞的有丝分裂、迁移和分化，”Nakagawa说。“然而，在出生后电路重组的关键时期，我们不知道高尔基体极性是否因神经元活动而改变，或者高尔基体极性的改变是否有助于神经元电路的重塑。”

为了了解高尔基极性在树突细化中的作用，科学家们研究了啮齿动物的棘星状神经元。这些神经元存在于啮齿动物大脑中被称为桶状皮层的部分，该部分负责处理来自胡须的触觉信息。桶状皮质内的多刺星状神经元具有面向桶状中心的不对称树突。这种独特的树突结构是在出生后的第一周通过完善神经元活动建立起来的。为了跟踪出生后发育过程中高尔基体的定位，在棘星状神经元中表达高尔基体靶向荧光蛋白。

在出生后的最初几天，棘星状细胞的高尔基体在出生后的第1 ~ 3天呈顶端极化，但在出生后的第5天，高尔基体向桶状中心侧极化。到第15天，当不对称树突模式已经建立时，侧极化减弱。研究人员还观察了高尔基体在树突中的位置。在内部或基部含有高尔基体的树突比不含高尔基体的树突更长，分支更多。

来自NMDAR的信号是侧向高尔基极化所必需的，而侧向高尔基极化又指示适当的枝晶细化。当研究人员中断NMDAR信号或高尔基极性时，这些都很清楚。在这两种情况下，树突的形状和方向都发生了不适当的变化。

展望未来，研究人员希望揭示更多关于高尔基体如何影响神经元发育的信息。中川说:“我们想知道神经元活动是如何将高尔基体移动到神经元内部的适当位置，以及高尔基极化是如何使神经元树突形成适当的模式的。”“我们认为，解决这些问题将有助于更好地理解出生后发育过程中神经元内部发生了什么，以及它如何促进回路重组，这是在大脑中构建复杂神经元回路的重要一步。”

JSPS KAKENHI、上原纪念基金会和武田科学基金会支持这项研究。