Cell Mol Life Sci解密产后脊髓神经收集发育！骨骼肌与海绵体光滑肌调控“各有招”

脊髓是毗连年夜脑和身体各器官的要害桥梁，它的发育和功能会遭到其他器官的彼此影响，而脊髓神经收集与肌细胞之间的彼此感化，更是关系到神经系统成熟、躯体活动节制和内脏功能调理的焦点环节。但一向以来，学界对骨骼肌细胞和海绵体光滑肌细胞若何调控产后脊髓神经收集发育，还缺少深切且系统的研究。近日，颁发在Cell Mol Life Sci的一项研究针对这一科学问题睁开了具体摸索，为我们揭开了分歧肌细胞与脊髓神经收集互动的神秘面纱。

研究团队以新生年夜鼠的脊髓神经干细胞为根本，先构建出脊髓神经收集组织（SC-NNT），以后别离让它与骨骼肌细胞（SkMCs）、海绵体光滑肌细胞（CC-SmMCs）成立共培育系统，但愿经由过程这一系统，弄清晰两种肌细胞对产后脊髓神经干细胞分化和SC-NNT构成的具体感化机制。研究第一步是完成各类细胞的培育与判定：脊髓神经干细胞能检测到巢卵白（Nestin）和HoxD9阳性，海绵体光滑肌细胞呈α-光滑肌肌动卵白（α-SMA）阳性，骨骼肌细胞则表示为肌细胞生成素（MyoG）阳性；经由过程死细胞染色和CCK-8尝试进一步验证，尝试所用的所有细胞都连结着高活力，这为后续共培育系统的成立打下了坚实根本。

图1：SC-NNT和共培育系统的构建

在细胞分化的研究中，研究团队经由过程免疫荧光染色和基因阐发，清楚不雅察到了细胞分化的转变趋向。与零丁培育的SC-NNT比拟，NN-SmM组（SC-NNT与CC-SmMCs共培育）和NN-SkM组（SC-NNT与SkMCs共培育）里，脊髓神经干细胞分化成神经元的比例较着升高，而星形胶质细胞和少突胶质细胞的比例则显著降落；差别表达基因的聚类热图阐发也印证了这一成果，神经元分化相干的基因表达上调，星形胶质细胞和少突胶质细胞分化相干的基因表达则下调，这申明两种肌细胞都能鞭策脊髓神经干细胞向神经元标的目的分化，而不是向神经胶质细胞分化。

图2：NN、NN-SmM和NN-SkM组中SC-NSCs的三系分化

为了更深切领会神经元亚型的分化环境，研究团队进一步检测了神经递质相干卵白的表达。成果发现，在两种肌细胞的共培育组中，胆碱乙酰转移酶（ChAT）、多巴胺β-羟化酶（DβH）、囊泡谷氨酸转运体1（VGluT1）阳性的兴奋性神经元占比，都比对比组更高，而谷氨酸脱羧酶67（GAD67）阳性的按捺性神经元占比则较着下降；此中，CC-SmMCs对脊髓神经干细胞分化为DβH阳性神经元的增进感化更强，SkMCs则在鞭策神经元轴突延长方面表示更凸起。经由过程KEGG聚类阐发还发现，Ras、PI3K-Akt等旌旗灯号通路在两个共培育组中都呈上调状况，并且NN-SmM组独有的Wnt、TGF-beta等通路，与NN-SkM组独有的甲状腺激素、ErbB等通路，别离表现了两种肌细胞在调控份子机制上的差别。

图3：共培育7天后NN、NN-SmM和NN-SkM组的神经递质表达

在SC-NNT发育与功能成熟的研究中，差别表达基因热图和GO富集阐发显示，与对比组比拟，NN-SmM组和NN-SkM组中，与神经元投射、突触构成和发展因子受体相干的基因都呈上调趋向，且两组上调的基因各有偏重；此中NN-SkM组在轴突延长、兴奋性突触后电位相干基因的上调上更加显著，基因调控收集阐发也发现，该组在突触构成、神经元激活等相干通路的基因表达上更具优势。别的，免疫荧光染色成果还显示，共培育组的突触素（SYP）、突触后致密卵白95（PSD95）等突触标记物表达较着升高，申明突触构成获得了增进；在NN-SkM组中，还不雅察到了神经肌肉接头样特化布局的构成，经由过程光遗传学和谷氨酸刺激尝试证实，SC-NNT可以或许实现对SkMCs缩短的调控，并且该组神经元的轴突长度较着比NN-SmM组长。

图4：与分歧肌细胞共培育对突触构成和轴突发展的影响

这项研究经由过程立异构建脊髓神经收集组织与肌细胞的共培育系统，系统说明了骨骼肌细胞和海绵体光滑肌细胞对产后脊髓神经收集发育的差别化调控机制。它不但清楚梳理了两种肌细胞在脊髓神经干细胞分化、神经元亚型构成和神经肌肉功能成立中的怪异感化，还解决了传统类器官模子功能成熟慢、尝试周期长的痛点，该共培育系统能在7天内实现脊髓神经收集对骨骼肌细胞的缩短节制，年夜幅晋升了研究效力。从现实利用角度看，这个模子能为产后神经肌肉疾病（像脑瘫、脊髓性肌萎缩）的机制研究和药物挑选供给全新的体外东西，还能为脊髓毁伤修复所需的组织工程神经移植物研发供给主要尝试根据。它让我们对脊髓与肌细胞的彼此感化有了更深切的熟悉，也为后续神经肌肉相干疾病的诊疗研究斥地了新的思绪。（Bioon.com）

参考文献：

Yang S, Yu H, Xu J, et al. Neural network tissue and myocytes co-culture system reveals effects of different myocytes on postnatal development of spinal cord neural network. Cell Mol Life Sci. 2025;82(1):378. Published 2025 Oct 30. doi:10.1007/s00018-025-05872-w