专家质疑Nat Med | 90岁高龄，大脑中还存在神经再生？神经再生又上演“神仙打架”
编者按
到目前为止，关于成年之后神经发生在灵长类的皮层和海马是否存在一直存在争议。半个世纪以来，不同的科学家使用不用的实验方法得出了不一样的结论。2018年一个由美国加州大学旧金山分校、西班牙瓦伦西亚大学、复旦大学和加州大学洛杉矶分校等组成的国际研究团队，先后在Nature、 Cell Stem Cell杂志发表文章显示，随着年龄的增加，成年人脑海马区域内的神经干细胞和新生神经元的数量急剧减少，应用现有的实验方法，几乎无法检测到（少壮不努力，老大徒伤悲丨中外合作Nature报道成年以后神经元不能产生了）。然而也有不少成果认为成年人体中存在神经再生。刚刚在Nature Medicine杂志在线发表的一篇论文报道，直至达到90岁高龄时，健康人脑内的新神经元仍会持续发育，而在阿尔兹海默病患者的脑内，新神经元的形成明显减少。复旦大学脑科学研究院杨振纲教授是2018年Nature工作的主要参与者，针对刚刚在线的这一富有争议性的研究成果，BioArt邀请到了杨振纲研究员进行了评论，以飨读者！针对这篇刚刚发表的文章，杨振纲教授提出了5个问题，并阐述了自己的看法
撰文 | 王小果
评论丨杨振纲（复旦大学）
责编 | 兮
已有研究发现成体脑内神经发生的区域主要为侧脑室室下区（SVZ）和海马齿状回颗粒下区（SGZ）、嗅球和纹状体等结构【1】。室下区的新生的神经元会迁移至嗅球，而颗粒下区新生的神经元会直接融入海马神经环路中，参与执行海马相关的学习记忆等功能。关于成年后大脑神经再生的研究一直存在争议，支持者认为海马等脑区在成年之后存在神经再生现象，【2】而反对者认为大脑内神经元的数目在出生之前就已恒定，此后逐渐减少【3】。正是因为存在这些争议，科学研究者才不会放弃追求事实真相。
2019年3月26日，西班牙马德里自治大学María Llorens-Martín教授在Nature Medicine发表标题为Adult hippocampal neurogenesis is abundant in neurologically healthy subjects and drops sharply in patients with Alzheimer’s disease的论文，揭示健康成年人海马中存在新生神经元，而在AD患者中新生神经元减少，再次为海马神经再生提供新的证据。
研究人员利用13个健康成年人（43-87岁）用 DCX（表达在中枢神经系统有丝分裂后的神经细胞中,仅出现于神经元形成的前3周,是移行的神经元前体细胞的标志物）标记未成熟的颗粒神经元，结果发现健康成年人中海马DG区存在神经再生，并且随着年龄的增加逐渐减少，而CA1、CA3、内嗅皮层无神经再生（图1）。但是在文章中DCX阳性神经元遍布整个颗粒细胞层，并不限于SGZ。
图1 海马DG区出现神经再生
发育生物学中，细胞分化只能是其命运的一个步骤而已，真正到功能化需要多个阶段的发育。已有数据表明在啮齿类动物中，DCX的表达大部分出现在海马成体神经元的分化期。研究人员发现91%的DCX阳性神经元表达Prox1蛋白（在齿状回发育和神经形成过程中，有了Prox1基因，中间代初级细胞才能继续分化成颗粒细胞），这就说明DCX阳性神经元具有分化成齿状回颗粒细胞的命运，这也进一步证实DCX可作为未成熟的齿状回颗粒细胞可靠标记物【4】。此外，一部分DCX阳性神经元也表达未成熟神经元早期分化阶段和晚期分化阶段的标志物，也有一部分DCX阳性神经元标记成熟神经元。从形态学上分析位于颗粒下区DCX阳性神经元形态（胞体小、神经元分支很少）类似于未成熟齿状回颗粒细胞形态。这些结果表明DCX阳性神经元具有未成熟神经元的表型。
阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）患者中海马受损最严重的脑区之一，其体积减少。因此研究人员推测AD是否会影响海马的神经再生，利用脑库中45个AD患者（52-97岁，包含了Braak 分期的六个阶段，依据Tau蛋白组成的神经纤维缠结的位置将其分成了6个发展阶段）的死后脑组织切片发现随着疾病的进展，海马DG区DCX阳性神经元出现明显的进行性下降（图2）。此外，从Braak第3期开始处于分化早期阶段的未成熟神经元数目减少，这就表明AD患者海马DG区新生神经细胞数目上的减少是由于未成熟神经元新形成的减少。
图2 AD患者海马DG区新生神经细胞数目上的减少
也有研究发现在人类海马脑区未发现DCX阳性神经元，为何存在这种差异。研究人员通过实验（图3）发现出现上述差异的两个可能的原因：1.他们认为这可能与组织切片的固定条件和处理过程有关。2.长期储存在脑库中的组织切片使DCX阳性神经元数量急剧减少，这可能是储存条件不稳定引起的。这些免疫标记物的稳定性和标本的处理方法就格外重要。
图3 组织固定对海马成年神经再生可视化的影响
关于海马成年神经再生一直存在争议，如果说是免疫荧光标记离体脑片过程中实验条件的不同导致出现不同的结果，这种可能性也存在。然而在2018年Sebastian Jessberger等人利用双光子显微镜对海马DG区实现了长达两个月的动态活体观察，发现成年后小鼠海马DG区确实存在神经再生【5】。这为海马成年神经再生提供了强有力的证据，但是真相究竟如何，还得进一步等待研究。
专家点评
杨振纲（复旦大学脑科学研究院教授，教育部“长江学者”，国家“杰青”）
1、这篇《自然医学》杂志发表的文章显示，成年人脑（43-87岁）海马齿状回内有成千上万的新生神经元，但是，他们所显示的这项神经元完全不像是新生的，反而更像是成熟的神经元。
2、按照大脑发育的规律，新生神经元的产生都发生在相对特定的区域，领域内的专家一般叫生发层，这与分裂细胞所在的区域一致。但是这篇文章显示所谓的新生神经元几乎分布在齿状回的任何区域，好像没有一个相对的集中产生地，这不符合常理。
3、退一万步讲，就算是他们说的那样“成年人脑内有成千上万的新生神经元”，但是，产生这些新生神经元的干细胞在哪里？神经前体细胞在哪里？这篇文章没有显示相应的证据，一个也没有，也没有显示出那些新生的正在迁移中的神经元。
4、这篇文章还提出，在阿尔茨海默病的患者脑内，新生神经元的数量很少了，这可能是痴呆的原因之一，但是，这些患者脑中仅仅是新生神经元没有了，还是神经干细胞也没有了？文章同样没有任何显示。
5、在神经解剖学领域内，优秀的科研工作者，包括中国一些大学中的研究者，都知道在成年灵长类（包括人类）大脑的内嗅皮层中，存在一些不成熟的神经元，这几乎是领域内的共识。然而，这篇文章却断然声称不存在此类神经元。这又让大多数人产生疑惑。
这些问题或许可以让包括审稿人在内的科研工作者一起去思考，去产生一些新的灵感，去探索更新的研究方法。但是，现在看来，在神经干细胞和成体神经发生领域内，有不少科研工作者的脑袋被驴踢了，他们不去认真思考了。至于是哪些人，时间会检验真伪，时间会告诉大家。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41591-019-0375-9
制版人：半夏
参考文献
1. Bergmann, O. et al. Why adults need new brain cells. Science. 340, 695-696. (2013).
2. Boldrini, M. et al. Human hippocampal neurogenesis persists throughout aging. Cell Stem Cell 22, 589–599 (2018).
3. Sorrells, S. F. et al. Human hippocampal neurogenesis drops sharply in children to undetectable levels in adults. Nature 555, 377–381 (2018).
4. Karalay, O. et al. Prospero-related homeobox 1 gene (Prox1) is regulated by canonical Wnt signaling and has a stage-specific role in adult hippocampal neurogenesis. Proc. Natl Acad. Sci. USA 108, 5807–5812 (2011).
5. Pilz, G. et al. Live imaging of neurogenesis in the adult mouse hippocampus. Science. Vol. 359, Issue 6376, pp. 658-662. (2018).
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