来自英国医学研究委员会的科学家发现大脑血管产生的一种蛋白能够用来帮助大脑在遭受损伤或疾病后自我修复。
他们发现这种称作β-细胞素(Betacellulin, BTC)的蛋白通过刺激大脑干细胞增殖和形成新的神经细胞而促进大脑再生。2012年1月9日，这些发现发表在PNAS期刊上，意味着在未来，β-细胞素可能促进人们为诸如中风、创伤性脑损伤和痴呆之类的疾病开发出再生性疗法。
尽管成年人大脑中大多数神经细胞(即神经元)是子宫内和出生后不久产生的，但是在一生当中，新的神经元继续通过干细胞分化而产生。这些神经干细胞位于大脑的两个小“巢(niche，译者注：也常译作‘微环境’)”中，给负责嗅觉的嗅球(olfactory bulb)和参与记忆形成和学习的海马(hippocampus)提供新的神经元。
这些小巢产生很多控制神经干细胞如何快速分裂和它们产生的细胞类型的信号。在这些小巢中的干细胞产生神经元。但是遭受大脑损伤如中风后，它们做出反应从而产生更多的神经胶质细胞(glial cell)，导致瘢痕组织形成。
来自英国医学研究委员会国家医学研究所的Robin Lovell-Badge博士领导该项研究，他说，“尽管人们还没有完全了解大脑干细胞巢，但是似乎是很多因子共同作用控制这些干细胞的命运。我们相信这些因子获得适当平衡从而精确控制产生的新神经元数量以便匹配上各种正常条件下的需求量。但是当遭受创伤或疾病时，这些干细胞不是不能处理好增加的需求量，就是以牺牲长期修复的代价优先进行损伤控制。我们希望我们的新发现能够给源自干细胞生物学的激动人心的治疗方法增加新的选择，最终可能开发出更好的方法治疗受损大脑。”
研究人员研究了小鼠大脑干细胞巢内血管中细胞产生的β-细胞素对神经元形成速度的影响。他们发现β-细胞素给这些干细胞和分裂中的细胞即成神经细胞(neuroblast)发送信号，促进它们增殖。
当给小鼠施加更多的β-细胞素时，它们的大脑中干细胞和成神经细胞数量显著增加，从导致很多新神经元产生。相反，当给小鼠施加阻断β-细胞素活性的抗体时，则可抑制新神经元产生。
因为β-细胞素导致新神经元而不是神经胶质细胞产生，这种蛋白可能改善旨在修复大脑损伤的再生性医学治疗的疗效。
该国家医学研究所主任Jim Smith教授说，“再生性医学有潜力给很多当前不能有效治疗的人类疾病带来新的治疗对策。这项研究是迈向我们目标---从组织和器官替换转移到人体内在性修复和再生潜能---的重要一步。”
这项研究目前还远不能进入临床治疗，还需要进一步实验解释β-细胞素在大脑中的正常作用，并在动物中单独探索β-细胞素对受损大脑的影响，或者与移植的神经干细胞一起探索它的影响。(生物谷：towersimper编译)
doi:10.1073/pnas.1016199109
PMC:
PMID:
Betacellulin promotes cell proliferation in the neural stem cell niche and stimulates neurogenesis
María Victoria Gómez-Gaviro, Charlotte E. Scott, Abdul K. Sesay, Ander Matheu, Sarah Booth, Christophe Galichet, and Robin Lovell-Badge
Neural stem cells (NSCs) reside in specialized niches in the adult mammalian brain, including the subventricular zone and the dentate gyrus, which act to control NSC behavior. Among other cell types within these niches, NSCs are found in close proximity to blood vessels. We carried out an analysis of the interaction between endothelial cells and NSCs, and show that betacellulin (BTC), a member of the EGF family and one of several signaling molecules made by the former, induces NSC proliferation and prevents spontaneous differentiation in culture. When infused into the lateral ventricle, BTC induces expansion of NSCs and neuroblasts, and promotes neurogenesis in the olfactory bulb and dentate gyrus, whereas specific blocking antibodies reduce the number of stem/progenitor cells. BTC-null mice are less able to regenerate neuroblast numbers compared with WT littermates following depletion of proliferating cells using cytosine-β-D-arabinofuranoside. BTC acts via both the EGF receptor, located on NSCs, and ErbB4, located on neuroblasts, with the latter explaining why its effects are distinct from those of EGF itself. Our results suggest that BTC could be a good candidate to aid regenerative therapies.
