我们习惯把自己想象成只有一个大脑,而且这个大脑完全属于自己,由自己的DNA建造。但在这片领地深处,还藏着来自其他人的细胞——来自我们的母亲;对怀过孕的人来说,也来自自己的孩子。
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怀孕期间,母体细胞穿过胎盘进入胎儿体内,胎儿细胞则朝相反方向移动。其中一些细胞在出生后很久依然存在,这种现象被称为微嵌合(microchimerism)。这种双向的细胞遗产一直让人着迷,尤其是在我们知道其中一些细胞会定居在大脑之后。
一个自然的问题是:这些细胞究竟只是搭便车的乘客,还是参与塑造了我们长大后的大脑?
从“发现痕迹”到“看清身份”
2008年,研究人员首次在人类胎儿脑组织中检测到母体细胞。四年后,另一个团队在女性大脑中发现了男性DNA,这些DNA很可能是在怀有男性胎儿的孕期获得的。
发现另一个人的痕迹是一回事,弄清楚这些细胞变成了什么、是否在做有用的事,是另一回事。
本月发表的一项研究(尚未经过同行评审)让答案更近了一步。西雅图弗雷德·哈钦森癌症中心的萨米·卡南(Sami Kanaan)和同事,从患有癫痫的儿童脑组织样本中检测到了母体DNA。随后他们检查了这些样本中的RNA,并对照了没有癫痫的人群数据。
这份细胞“说明书”显示,母体细胞已经分化成一个多样化的群体,包括神经元、免疫细胞、血管细胞,以及被称为星形胶质细胞的支持细胞。
卡南说:“在人类大脑中检测到自然发生的微嵌合现象,而且这些细胞同时具有高度多样化的神经元、胶质、免疫和血管身份,在健康和患病队列中都是如此,这令人惊讶。”
结果说明,来自另一个人的细胞可以获得大脑自身的特征。至于我们为什么可能需要这些母体细胞、而不只是自己的细胞,目前还不清楚。但动物研究提供了一些线索。
小鼠实验给出的线索
2022年,研究人员比较了携带较少母体细胞的小鼠和携带典型水平母体细胞的小鼠,记录它们的脑活动和行为。结果提示,母体细胞有助于调节大脑中的常驻免疫细胞,防止对神经元之间连接的过度修剪。
母体细胞较少的小鼠,前额叶皮层和海马体之间的通讯出现紊乱,这两个区域分别参与计划和记忆。这些小鼠在回忆先前学过信息的任务上表现也更差。
这指向一种可能:母体细胞在早期发育中帮助胎儿大脑完成布线。卡南表示:“类似的机制是否在人类中运作,仍是一个开放的问题。”
不过他愿意做一些推测。卡南说,人类中已有证据表明母体细胞可以影响发育中的免疫系统,因此有理由预期同样的影响可能延伸到大脑。
他还表示,朝相反方向移动的细胞可能在修复中发挥作用:“在一项小鼠实验中,胎儿细胞招募增强的同时,脑损伤减轻,并出现了与修复一致的变化。”
胎儿细胞对修复很关键的想法,在人类研究中也被提出过。2012年那项在59名女性中37人的大脑里检测到男性DNA的研究中,阿尔茨海默病患者的比例更低。这可能暗示胎儿细胞保护了大脑。但该研究无法确立因果关系,因此不能排除是疾病本身影响了这些细胞的存留。
这是该领域的常见难题。微嵌合细胞与帕金森病、多发性硬化、中风和脑肿瘤都有关联,但在每一种情况下,都很难区分它们是参与了疾病过程,还是被招募来修复损伤。
进化视角也提供了一些有趣的猜测。哈佛大学的大卫·黑格(David Haig)认为,母亲和孩子在彼此的福祉上有着共同的进化利益,因此自然选择可能倾向于消除这种细胞交换对健康的负面影响,而保留有益影响。
但黑格认为,双方的进化“利益”并不总是一致,尤其是在母亲的资源如何分配这一点上。他说:“有可能,母亲大脑中的后代细胞会促进对细胞来源后代的照料(和依恋),而后代大脑中的母体细胞则可能有利于对母亲以及其他兄弟姐妹的合作。”
目前这仍然只是一个假说。
为什么有的人脑内细胞更多?
所有这些对健康和行为的潜在影响,都引出了一个问题:为什么有些大脑里的微嵌合细胞比其他大脑更多?
在卡南团队的研究中,尽管大多数样本都发现了母体细胞,但有的样本每10万个细胞中约有2.2个母体细胞,有的则高达458.9个。
我们知道原因吗?黑格说:“答案是否定的,我们不知道。”他怀疑有遗传因素造成了这种差异。
例如,细胞携带的蛋白质帮助免疫系统识别一个细胞是“自我”还是“外来”,但识别和耐受的水平因人而异,这可能影响存活下来的微嵌合细胞数量。
病史也可能有影响。例如,子痫前期是一种以孕期高血压为特征的危险状况,它会增加血脑屏障的通透性,可能让更多胎儿细胞进入母亲大脑。
有些差异可能只是采样局限——某些脑区的细胞可能比另一些脑区更多,因此一个阴性样本并不意味着别处不存在这些细胞。
遗憾的是,这些都无法让我们断言微嵌合越多越好,或者我们应该设法促进这种细胞交换来保护大脑健康。
这个结论可能不够令人满意,但研究仍处于早期。中枢神经系统能够维持、整合并可能受益于基因上外来的细胞物质,这一事实本身就与我们对免疫系统运作方式的许多认知相悖。要真正弄清微嵌合细胞带来的是韧性、脆弱还是修复——或者在不同情境下三者兼有——可能还需要很长时间。
在更清晰的答案出现之前,有人选择从一种可能性中获得安慰:母亲的某些细胞或许仍留在自己体内。而自己的细胞也可能已经住进孩子的大脑,以未知的方式塑造他们的心智——孩子的细胞或许也在以同等程度塑造着自己。
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