Neuron：新研究揭示线粒体融合在成体神经发生中起着关键作用

在一项新的研究中，来自德国科隆大学的研究人员揭示了线粒体如何控制成年小鼠大脑中的组织再生和突触可塑性。相关研究结果于2024年4月5日在线发表在Neuron期刊上，论文标题为“Enhanced mitochondrial fusion during a critical period of synaptic plasticity in adult-born neurons”。

神经元是人体中最复杂的细胞类型之一。它们在发育过程中通过延伸称为树突和轴突的分支以及建立数以千计的突触来形成复杂的网络，从而实现这种复杂性。大多数神经元的产生局限于胚胎发育，但很少有大脑区域在成年期异常地具有神经发生。目前还不清楚在这些区域出生的神经元如何成功成熟并保持竞争力，从而在完全形成的器官中发挥其功能。然而，了解这些过程将为疾病期间的大脑修复方法带来巨大潜力。

在这项新的研究中，科隆大学 CECAD 老龄化研究英才集群的 Matteo Bergami 教授及其研究团队利用成像、病毒追踪和电生理技术，在小鼠模型中解决了这一问题。他们发现，随着新神经元的成熟，它们沿着树突的线粒体（细胞的能量工厂）会发生融合动态增强，从而获得更长的形状。这一过程是维持新突触的可塑性和完善原有大脑回路以应对复杂经历的关键。

线粒体融合赋予新神经元竞争优势

成体神经发生发生在海马体中，其中海马体是一个控制认知和情绪行为的大脑区域。海马体中的神经发生率改变一直被证明与神经退行性疾病和抑郁症有关。众所周知，该区域新产生的神经元会经过长时间的成熟，以确保组织的高度可塑性，但是人们对它的内在机制的了解却很有限。Bergami团队的研究结果表明，新神经元树突中线粒体融合的速度控制着它们在突触处的可塑性，而不是神经元成熟本身。

图片来自Neuron, 2024, doi:10.1016/j.neuron.2024.03.013

Bergami说，“我们吃惊地发现，在没有线粒体融合的情况下，新神经元实际上发育得几乎完美，但它们的存活突然下降，而且没有明显的退化迹象。这证明了线粒体融合在调节突触处神经元竞争中的作用，这是新神经元在整合到网络中时所经历的选择过程的一部分。”

这些发现扩展了线粒体动态（如融合）功能失调导致人类神经系统疾病的知识，并表明线粒体融合在控制突触功能及其在阿尔茨海默病和帕金森病等疾病中的功能失调方面可能扮演着比以前想象的复杂得多的作用。

除了揭示生理条件下神经元可塑性的一个基本方面，这些作者还希望这些结果能指导他们采取具体干预措施，以恢复疾病条件下的神经元可塑性和认知功能。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Sandra M.V. Kochan et al. Enhanced mitochondrial fusion during a critical period of synaptic plasticity in adult-born neurons. Neuron, 2024, doi:10.1016/j.neuron.2024.03.013.

Fuelling nerve cell function and plasticity
https://portal.uni-koeln.de/en/universitaet/aktuell/press-releases/single-news/wie-eine-nervenzelle-im-gehirn-ueberleben-kann