大脑支持细胞曾被认为不可替代——成年大脑正在替换它们

当大脑的一小块区域被破坏时，伤口边缘存活下来的支持细胞会坚守阵地。它们分裂——然后只将子细胞的细胞核通过自身的细胞延伸结构滑入受损区域，重建失去的部分。苏黎世大学的研究人员利用一种能够实时成像深层组织的显微技术，在活体小鼠大脑中观察到了这一过程，持续数周之久。此前没有人预料到这一点，因为成年大脑本不应具备这种能力。

这些细胞是星形胶质细胞，一种星状的胶质细胞，约占大脑体积的一半。它们滋养神经元、调节血流、锚定血脑屏障，并帮助维持让神经元正常放电的化学环境。当星形胶质细胞因头部撞击、中风或自身免疫攻击而被破坏时，这种损伤曾被认为是永久性的。与大多数外周组织不同，成熟的大脑被认为缺乏替换其结构支撑的机制。

这一假设如今已被推翻。

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他们是如何发现的

研究团队使用了双光子显微镜技术，该技术通过向组织发射红外激光脉冲，生成传统光学显微镜无法达到的深度的高分辨率图像，且不会破坏样本。这使得布鲁诺·韦伯（Bruno Weber）、玛丽娜·赫韦特（Marina Herwerth）、马蒂亚斯·维斯（Matthias Wyss）及其同事能够在数周内反复观察同一块脑区——追踪单个细胞及其组成部分，记录事件的发生过程。

他们在小鼠大脑中制造了两种类型的损伤：直径略小于0.5毫米的局灶性创伤性病变，以及模拟视神经脊髓炎谱系疾病的自身免疫性损伤——在这种疾病中，抗体靶向并破坏星形胶质细胞。在这两种情况下，伤口边缘的反应是相同的。

病变附近存活下来的星形胶质细胞形成了一个独特的亚群。它们分裂，但子细胞并未作为完整单元迁移到受损区域。相反，母细胞保持原位，而子细胞的细胞核——与大部分细胞体分离——通过母细胞现有的细胞突起直接进入损伤部位。布鲁诺·韦伯将这一过程描述为子细胞新形成的细胞核长距离滑动，重新填充大脑受损区域，并将星形胶质细胞网络重新连接起来。该团队的论文将这一过程称为核转位。

这一发现颠覆了什么

星形胶质细胞在损伤后可以增殖并形成胶质瘢痕——一种致密的网状结构，将病变区域隔离起来，限制损伤进一步扩散。这种反应性行为此前已为人所知。而新研究揭示的是性质上的不同：一个星形胶质细胞亚群能够重建病变内部失去的部分，而不仅仅是其边界。

这一机制在细胞生物学的一般标准下也颇为罕见。细胞核通过母细胞的延伸结构长距离移动——即核转位——在发育过程中出现在某些特化细胞类型中，但在此项研究之前，尚未在成年大脑修复中被记录过。

研究团队绘制了修复位点的基因激活图谱，识别出韦伯所说的许多在修复过程中暂时激活的基因和信号通路。这些代表了潜在的治疗起点，可用于在自然反应不足的情况下触发或放大这一过程。

这一发现未能解决的问题

最重要的局限性是几乎所有神经科学研究都面临的问题：实验是在小鼠身上进行的。所测试的损伤类型模拟了人类疾病，但并非疾病本身。成年小鼠大脑和成年人类大脑在星形胶质细胞密度、整体规模以及人类重大中风或创伤性脑损伤后组织破坏的程度方面存在差异。

研究的病变是刻意制造的微小损伤——直径不到半毫米。核转位是否能扩展到更大的损伤区域，或者是否会在超过一定破坏阈值后无法激活，仍有待验证。修复窗口期——即这些再生性星形胶质细胞在损伤后保持活性的时间长度——也尚未明确。一个狭窄的窗口期将严重限制任何最终的治疗应用。

被激活的特定基因和通路尚未作为靶点被单独验证。从小鼠实验中的候选基因列表到能够安全地在人类患者中操纵相同过程的药物，这一路径需要多年的临床前工作，并且在每个阶段都有很高的失败率。

关于大脑自我修复的常见问题

星形胶质细胞如何支持神经元，失去它们为何重要？

星形胶质细胞在突触放电后吸收多余的神经递质，为神经元提供代谢燃料，调节突触间隙中的离子浓度，并帮助形成血脑屏障。当一片星形胶质细胞丢失时，同一区域的神经元便失去了其局部的生命支持基础设施。长期来看，这会导致认知或运动功能障碍，具体取决于损伤发生的位置。

核转位究竟是什么？

核转位是指细胞核从一个位置移动到另一个位置。在苏黎世团队观察到的修复过程中，它指的是子细胞的细胞核与大部分细胞体分离，并通过母星形胶质细胞的长细胞突起进入受损区域。这与细胞迁移不同，后者是整个细胞移动。在这种情况下，母星形胶质细胞保持原位；只有细胞核移动。

这一机制最终能否用于治疗中风或创伤性脑损伤？

这是研究指向的方向，但距离还很遥远。研究团队识别出了修复过程中激活的基因和通路——这些是药物或基因疗法的候选靶点，可用于放大自然反应。目前尚未在动物身上测试任何干预措施。韦伯的团队将基因列表描述为影响疾病后和损伤后再生过程的起点。任何人类应用仍需数年时间。

为什么以前从未见过这一现象？

双光子显微镜直到最近才达到在活体大脑中数周内追踪单个细胞成分所需的空间分辨率和组织深度。早期方法要么分辨率不足，要么需要杀死动物才能获取每张图像，要么无法反复追踪同一区域。苏黎世大学团队对同一病变的连续实时观察——从损伤发生到数周的修复过程——才使得核转位得以被发现。

韦伯的团队已开始着手识别哪些被激活的信号通路可以被选择性操纵以放大修复过程。当前目标是找到一些杠杆，使大脑自然启动的过程足够快或足够广泛，以减少损伤或自身免疫疾病留下的功能缺陷。

参考文献：Herwerth M 等，“局灶性星形胶质细胞丢失揭示病变再填充过程中的核转位”，《自然·神经科学》29，1826（2026）。DOI: 10.1038/s41593-026-02354-5

标签: neuroscience, astrocyte, brain repair, Bruno Weber, Nature Neuroscience, nuclear translocation

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