大腦支持細胞曾被認為不可替代——成年大腦正在取代它們

當大腦的一塊區域受損時，傷口邊緣存活的支持細胞會堅守原位。它們分裂——然後只讓其子細胞的細胞核滑過自身的細胞延伸，進入受損區域，重建失去的部分。蘇黎世大學的研究人員利用一種能即時成像深層組織的顯微技術，在活體小鼠大腦中觀察到這一過程，歷時數週。沒有人預料到會發生這種情況，因為成年大腦本不該具備這種能力。

這些細胞是星形膠質細胞，一種星狀的膠質細胞，約佔大腦體積的一半。它們為神經元提供養分、調節血流、錨定血腦屏障，並幫助維持讓神經元放電的化學環境。當星形膠質細胞因頭部撞擊、中風或自體免疫攻擊而受損時，這種損傷曾被認為是永久性的。與大多數周邊組織不同，成熟的大腦被認為缺乏替換其結構支持的機制。

這個假設如今已被推翻。

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他們是如何發現的

研究團隊使用了雙光子顯微鏡，這項技術能將紅外線雷射脈衝射入組織，產生傳統光學顯微鏡無法達到的深度高解析度影像，且不會破壞樣本。這讓布魯諾·韋伯（Bruno Weber）、瑪麗娜·赫韋特（Marina Herwerth）、馬蒂亞斯·維斯（Matthias Wyss）及其同事能夠在數週內反覆觀察同一塊大腦區域——追蹤個別細胞及其組成部分，觀察事件如何展開。

他們在小鼠大腦中製造了兩種損傷：直徑不到0.5毫米的局部創傷性病灶，以及模擬視神經脊髓炎譜系疾病的自體免疫損傷——在這種疾病中，抗體會攻擊並摧毀星形膠質細胞。在兩種情況下，傷口邊緣的反應完全相同。

病灶附近存活的星形膠質細胞形成了一個獨特的亞群。它們會分裂，但其子細胞並未以完整單元的形式遷入受損區域。相反，母細胞保持原位，而子細胞的細胞核——與大部分細胞體分離——經由母細胞現有的細胞突起直接進入損傷部位。布魯諾·韋伯將這個過程描述為：子細胞新形成的細胞核長距離滑行，重新填充大腦受損區域，並將星形膠質細胞網絡重新編織在一起。該團隊的論文將此稱為「核轉位」。

這顛覆了什麼

星形膠質細胞在損傷後可以增殖並形成膠質瘢痕——一種緻密的網狀結構，將病灶隔離起來，限制損傷進一步擴散。這種反應行為早已為人所知。而這項新研究發現的則是質的不同：一個星形膠質細胞亞群能夠重建病灶內部失去的區域，而不僅僅是邊界。

從細胞生物學的一般標準來看，這個機制也相當不尋常。細胞核通過母細胞的延伸進行長距離移動——即核轉位——在發育過程中會發生在某些特化細胞類型中，但在這項研究之前，從未在成年大腦修復中被記錄過。

研究團隊繪製了修復區域的基因活化圖譜，確定了韋伯所描述的許多在修復過程中暫時活化的基因和信號通路。這些代表了潛在的治療起點，可用於在自然反應不足的情況下觸發或放大這一過程。

這項發現尚未解決的問題

最重要的限制是幾乎所有神經科學研究都適用的那一點：實驗是在小鼠身上進行的。所測試的損傷類型模擬了人類疾病，但並非疾病本身。成年小鼠大腦與成年人類大腦在星形膠質細胞密度、整體規模以及人類重大中風或創傷性腦損傷後的組織破壞程度上都存在差異。

研究的病灶刻意很小——直徑不到半毫米。核轉位是否能擴展到更大的損傷區域，或者是否會在超過某個破壞閾值後無法啟動，仍有待測試。修復的時間窗口——損傷後這些再生性星形膠質細胞能保持活躍多久——也尚未釐清。一個狹窄的時間窗口將嚴重限制任何最終的治療應用。

所活化的特定基因和通路尚未被單獨驗證為治療靶點。從小鼠實驗中的候選基因列表到一種能安全地在人類患者身上操控相同過程的藥物，這條路需要多年的臨床前工作，且每個階段都有相當高的失敗率。

關於大腦自我修復的常見問題

星形膠質細胞如何支持神經元，失去它們為何重要？

星形膠質細胞在突觸放電後吸收過量的神經傳導物質，為神經元提供代謝燃料，調節突觸空間中的離子濃度，並協助形成血腦屏障。當一塊星形膠質細胞消失時，同一區域的神經元便失去了當地的生命支持基礎設施。長期來看，這會根據損傷位置導致認知或運動功能缺損。

究竟什麼是核轉位？

核轉位是指細胞核從一個位置移動到另一個位置。在蘇黎世團隊觀察到的修復序列中，它指的是子細胞的細胞核與大部分細胞體分離，並經由母星形膠質細胞的長細胞突起進入受損區域。這與細胞遷移不同，後者是整個細胞移動。在這種情況下，母星形膠質細胞保持原位；只有細胞核移動。

這個機制最終能否用於治療中風或創傷性腦損傷？

這是研究指向的方向，但距離還很遠。研究團隊確定了修復過程中活化的基因和通路——這些是藥物或基因療法的候選靶點，可以放大自然反應。目前尚未在任何動物身上測試過任何干預措施。韋伯的團隊將這份基因列表描述為影響疾病後和損傷後再生過程的起點。任何人類應用都還需要多年時間。

為什麼以前從未見過這種現象？

雙光子顯微鏡直到最近才達到所需的空間解析度和組織深度，能夠在數週內追蹤活體大腦中的個別細胞組成部分。較早的方法要麼解析度不足，要麼需要殺死動物才能拍攝每張影像，要麼無法反覆追蹤同一區域。蘇黎世大學團隊對同一病灶進行連續即時觀察——從損傷發生到數週的修復過程——這才讓核轉位得以被看見。

韋伯的團隊已開始著手確定哪些活化的信號通路可以被選擇性地操控以放大修復。當前的目標是找到一些槓桿，讓大腦自然啟動的過程變得更快或更廣泛，以減少損傷或自體免疫疾病留下的功能缺損。

參考文獻：Herwerth M 等人，〈Focal astrocyte loss reveals nuclear translocation during lesion repopulation〉，《自然·神經科學》29, 1826 (2026)。DOI: 10.1038/s41593-026-02354-5

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

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