如同房屋中飛檐走壁的電線需要絕緣外套,，體內(nèi)的神經(jīng)也需要髓磷脂（myelin）絕緣蛋白的包裹,。髓磷脂形成的髓鞘（myelin sheath）增加神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)速度,，如果發(fā)生缺陷會導(dǎo)致多發(fā)性硬化,，患者出現(xiàn)失明,、肌無力,、癱瘓,、喪失協(xié)調(diào)能力,、口吃、記憶力衰退,、抑郁等癥狀,，這些足可見髓鞘的重要作用。
發(fā)育過程中,，髓鞘的形成需要大量成分的合作,，被視為不同細(xì)胞間互相合作的偉大自然現(xiàn)象之一。最近范德比爾特（Vanderbilt）研究人員對髓鞘形成的初期——最終發(fā)育為髓鞘的細(xì)胞在發(fā)育的神經(jīng)系統(tǒng)中擴(kuò)散——進(jìn)行了首次實(shí)時(shí)監(jiān)測,，為修復(fù)疾病髓鞘或者受損髓鞘提供了參考,。研究結(jié)果刊登于11月12日電子版《Nature Neuroscience》。
研究小組帶頭人,、Kennedy中心生物科學(xué)副教授Bruce Appel說：“我們發(fā)現(xiàn)這種過程（髓鞘形成過程）比我們所能想象的還要激烈,。”
在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中,，髓磷脂膜由少突細(xì)胞（oligodendrocytes）產(chǎn)生。神經(jīng)軸突（axons）是神經(jīng)元的細(xì)長線狀凸起,，傳遞神經(jīng)沖動,。為了使成千上萬塊像微小絕緣帶（electrician's tape）一樣的髓磷脂膜能夠完整、均勻地覆蓋軸突,，少突細(xì)胞必須沿軸突均勻分布,。包裹過程出現(xiàn)在胚胎發(fā)育末期，嬰兒出生后會繼續(xù)一段時(shí)間,。
Appel及其研究小組的研究生Brandon Kirby ,、 Jimann Shin，博士后Norio Takada ,、Andrew Latimer構(gòu)建出一種髓鞘形成相關(guān)細(xì)胞攜帶綠色熒光蛋白的轉(zhuǎn)基因斑馬魚模型,。斑馬魚的胚胎透明，發(fā)育過程在幾天內(nèi)即可完成,，因此成為研究脊椎動物發(fā)育過程的理想模式生物,。Appel等利用共聚焦顯微鏡觀察、間歇延時(shí)拍攝髓鞘形成相關(guān)細(xì)胞的圖像,。
產(chǎn)生髓磷脂膜的少突細(xì)胞,，起源于叫做少突細(xì)胞祖細(xì)胞（oligodentrocyte progenitor cell，OPC）的運(yùn)動的,、分裂的細(xì)胞,。OPC產(chǎn)生于腦和脊髓的特定部位，它們尋找神經(jīng)元并沿神經(jīng)元分布,。然后在特定位點(diǎn),，一小部分OPC轉(zhuǎn)變?yōu)樯偻患?xì)胞，并開始包裹軸突,。每個(gè)少突細(xì)胞都可以包圍幾種軸突,，每個(gè)軸突也可以被很多少突細(xì)胞包裹。
在Appel進(jìn)行研究之前,，就有好多關(guān)于OPC怎樣沿軸突分布的假說,。其中一種認(rèn)為軸突會向OPC發(fā)出一些位置信息，另一種認(rèn)為OPC一個(gè)接一個(gè)地感覺,、調(diào)節(jié)它們的位置,，就好像操場上的隊(duì)伍根據(jù)“以一臂間隔散開”口令排列一樣。
先前在研究培養(yǎng)基中的OPC時(shí),，發(fā)現(xiàn)它們能夠長出絲狀偽足（filopodia）,，但這些絲狀偽足的作用還不清楚。Appel觀察OPC的運(yùn)動,，驚奇地發(fā)現(xiàn)它們不停地向不同方向伸展偽足,，當(dāng)一個(gè)偽足接觸到鄰近OPC時(shí),，細(xì)胞向相反方向運(yùn)動，這樣引起了一個(gè)很奇怪的現(xiàn)象：OPC不停地重新調(diào)整它們的位置,。
“這些可以作為一種監(jiān)視機(jī)制,，使OPC清楚周圍是否存在同類細(xì)胞，” Appel說,，進(jìn)而幫助它們沿軸突分布,。
研究人員利用同一套系統(tǒng)觀察損傷以及多發(fā)性硬化等條件引起的OPC反應(yīng)。在軸突進(jìn)行包裹的前一天,，用激光破壞沿某段胚胎脊骨（spine）分布的OPC,，發(fā)現(xiàn)缺口鄰近的OPC會分裂出額外細(xì)胞，補(bǔ)充缺口,。1天后,，缺口OPC的數(shù)量達(dá)到正常水平的一半，4天后,，缺口OPC數(shù)量達(dá)到正常水平的70％,。
“現(xiàn)在我們對OPC和少突細(xì)胞的行為有了進(jìn)一步了解,，有助于下一步對髓鞘形成所需的基因進(jìn)行分離和鑒定,，”Appel說“掌握了這些基因，有助于研發(fā)治療髓鞘損傷的新藥,。”
