血管指導大腦發育

大腦的功能和內環境穩定（homeostasis）依賴于其復雜的細胞網絡之間的通信。因此，大腦中不同細胞群體的發育需要在時間和空間上加以協調。在一項新的研究中，來自德國法蘭克福大學、美因茨大學、馬克斯-普朗克腦研究所和吉森大學的研究人員報道血管在協調大腦內的神經元細胞網絡的正常發育中發揮的新功能。相關研究結果發表在2018年8月24日的Science期刊上，論文標題為“Endothelial Dab1 signaling orchestrates neuro-glia-vessel communication in the central nervous system”。論文通信作者為Amparo Acker-Palmer。

眾所周知，大腦中的血管形成是為神經元和神經膠質細胞提供氧氣和營養物所必不可少的，這就在代謝上為神經元網絡提供支撐。

為了研究血管和神經元之間的通信，Acker-Palmer團隊著重關注神經血管發育的不同方面。首先，他們利用小鼠視網膜中的血管形成作為一種成熟的方法來研究對血管生長很重要的分子。通過使用這種方法，他們發現作為一種之前已證實影響神經元遷移的分子，Reelin能夠通過激活內皮細胞中表達的ApoER2受體和Dab1蛋白而以一種非常相似的信號轉導機制獨立地影響血管生長。

大腦皮層在記憶、注意力、感知、語言和意識等所有基本功能中起著關鍵作用。大腦皮層中的神經元是成層組裝的，而且這種組裝是在胚胎發育過程中建立的。Acker-Palmer，“我們決定完全剔除內皮細胞中的Reelin信號級聯反應，并觀察大這是如何影響大腦皮層中的神經元和神經膠質細胞排列。”利用這個系統，這些研究人員揭示了令人驚訝的發現，即內皮細胞指導神經元在大腦皮層中的正確定位。從機制上講，這就能夠證實內皮細胞分泌堆積在血管周圍的胞外基質中的層粘連蛋白（laminin），從而附著在對神經元的正常遷移和大腦皮層的正常發育所必需的神經膠質細胞纖維上。

在成熟的大腦中，神經膠質細胞也會包裹毛細血管，阻止血液中的有害物質進入大腦。這被稱為“血腦屏障”，而且它是在大腦中形成的維持內環境穩定所必需的結構。重要的是，Acker-Palmer和她的團隊還證實在大腦皮層中，內皮細胞用于協調神經元遷移的信號級聯反應也被用來建立血腦屏障中的通信。一些神經精神疾病和神經退行性疾病與異常的神經血管通信有關。因此，了解參與這種通信的信號通路和機制是尋找治療癡呆癥和精神疾病的新方法的基礎。