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细胞外基质的重要影响

日期:2014-09-02 00:00:00

众所周知,所有类型的细胞都能检测和应答细胞内外的化学信号。近年来的研究表明,包括神经元在内的许多细胞还能感知微环境中的机械线索,比如细胞外基质或细胞支撑性基质的硬度。

基质的机械性能会对神经元的生长、分化、延伸和分支产生深远的影响。举例来说,当基质硬度与脑组织类似时,会促进神经元的生长(而不是神经胶质)。此外,支撑性基质的物理性质,也会显著影响神经元的重要行为。

从人类疾病方面看,大脑损伤或神经退行性疾病会改变脑组织的局部或整体硬度。大脑损伤后形成的胶质瘢痕结构会增加局部脑组织的硬度,而阿尔茨海默症和多发性硬化症患者的脑部组织硬度降低。

人们逐渐认识到,机械性质是神经组织工程中的一个重要因素,理解其作用机制有助于大家全面理解大脑功能,开发新的支撑性支架帮助神经组织再生。

研究指出,基质硬度是重要的微环境线索,能使体外培养的小鼠海马体神经元网络做出应答,进而影响突触形成和信息传输。研究人员发现,硬基质上培养的神经元中,电压门控钙离子通道的电流要强于软基质上的神经元。延时单细胞成像技术表明,硬基质上的神经网络中,钙振荡的幅度和频率得到提高,神经元之间的突触连接也得以增强。

研究还显示,在硬基质上的神经元之间,自发的兴奋性突触后活动更强更频繁,诱发的兴奋性神经递质释放和兴奋性突触后电流也比软基质强。这项研究证实,在体外培养的海马体神经元网络中,基质硬度是调节突触连接和信息传递的重要因子。这样的信息可以帮助人们开发更好的神经元组织工程支架。

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