Cell：新研究揭示血管周围神经元如何构建三维血管结构来保持视网膜健康

多年来，科学家们一直知道，视网膜中的细胞是由血管组成的网状结构滋养的，这种结构使我们能够看见东西，但这种错综复杂的结构是如何形成的一直是个谜。

如今年，来自加州大学旧金山分校的研究人员发现了一种新型神经元，它能引导血管的形成。这一发现有朝一日可能为治疗与眼睛和大脑血流受损有关的疾病带来新疗法。相关研究结果发表在2024年5月23日的Cell期刊上，论文标题为“Perivascular neurons instruct 3D vascular lattice formation via neurovascular contact”。

论文通讯作者、加州大学旧金山分校眼科学副教授Xin Duan博士说，“这是第一次有人看到视网膜神经元直接接触血管，以此引导它们形成这些精确的三维晶格。这使我们更有可能在它们受损时进行修复，或者在它们一开始就没有建好时重新规划路线。”

一种能感知附近细胞存在的蛋白

这些作者的研究对象是新生小鼠，它们的眼睛还需要数周时间才能完全发育。论文第一作者Kenichi Toma 博士在最靠近血管的视网膜神经元上标记了一种在紫外线下会发出绿光的蛋白，这样他就能观察到正在形成的三维晶格。

他们随后发现了一个称为血管周围神经元（perivascular neuron）的神经元亚群，它们与生长中的血管接触，然后环绕生长中的血管，引导血管形成三维晶格。这些血管周围神经元会产生一种名为PIEZO2的蛋白，使它们能够感知自己何时接触到另一个细胞。

小鼠中无法产生 PIEZO2 的血管周围神经元无法与血管保持接触，它们以一种混乱无序的方式生长，扰乱了血液流动。由于缺氧，周围的神经细胞退化，这些突变小鼠更容易受到类似中风的伤害。

图片来自Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.04.010

Duan发现血管周围神经元引导着小脑中类似血管网络的形成，其中小脑是大脑的一部分，参与协调、语言和感知。Toma说，“我们看到这种相同的模式在大脑中重复出现，这意味着这种三维晶格受损可能在多种神经退行性疾病中发挥作用。”

Duan团队与发育生物学家、医学博士Arnold Kriegstein合作，证实人类也存在视网膜血管周围神经元。

三维视图显示晶格是如何形成的

迄今为止，关于血管和神经系统之间存在关联的大多数研究都受到了技术的限制，这使得科学家们只能拍摄二维图片。

但是，眼科助理教授Tyson Kim医学博士利用多光子显微镜（multiphoton microscopy）开发了一种新技术，可以在不干扰眼睛的情况下制作视网膜血液网络的三维图像，这让Duan和Toma受益匪浅。

Kim帮助Toma制作了旋转电影，从各个角度捕捉这种三维晶格，并展示了在没有PIEZO2的情况下这种晶格是如何分解的。Kim说，“我们想合作已经有一段时间了，这是一个绝佳的机会。这确实是我们各自所热衷的事情的完美结合。”

保护神经元的新方法

通过确保需要大量能量的神经元维持健康的血液供应，这些发现可能会激发治疗神经退行性疾病的新方法。

Duan说，“有很多人都在试图了解神经元的生长方式。但是，我们到底该如何生长出支持神经元所需的错综复杂的血管网络呢？这就是我们试图回答的问题。”（生物谷Bioon.com）

参考资料：

Kenichi Toma et al. Perivascular neurons instruct 3D vascular lattice formation via neurovascular contact. Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.04.010.