用你的大脑 这种癌细胞会吞噬大脑的能量

（封面图片由AI生成，不代表真实情况。来源：Bing image creator） 偷听大脑和肿瘤的“低语”。

作者|董源

校对|二十七

多亏了我们复杂的大脑，我们才能感知世界并与之互动。我们大脑中的860亿个神经元在神经胶质细胞的协助下编织成一个复杂的网络，相互呼应，播放着我们内在与外在世界之间的一切故事。

然而，脑中的肿瘤仿佛是一个突然闯入演出的不和谐音符，让这场原本美好的演唱会开始变得不幸起来。神经胶质瘤是许多破坏大脑功能并导致某些认知障碍的脑肿瘤之一。神经胶质瘤起源于神经胶质细胞的癌变，大多数神经胶质瘤患者在生命的最后几个月会经历逐渐的认知能力下降，部分患者会出现失语症或视觉空间记忆障碍。这些认知障碍会影响患者的正常生活，很多人同时患有抑郁症，难以平静地告别这个世界。

多年来，科学家们一直致力于找出神经胶质瘤影响大脑认知的机制，以期找到治愈方法。他们提出了很多假说，比如神经胶质瘤挤压大脑区域、扰乱大脑生理功能、与大脑争夺能量等，而最新的研究提供了一种新的思路：恶性胶质瘤可以连接大脑的神经回路，而吞噬神经元的能量不断增长，最终导致宿主死亡。该论文于3 月23 日发表在《自然》杂志上。

肿瘤也在思考？最初，研究人员发现在神经胶质瘤区域也可以检测到类似的表明“大脑正在思考”的神经信号。研究人员将一些图片或文字展示给部分神经胶质瘤患者，让患者说出与这些图片或文字相对应的词语，并在这个过程中监测患者的大脑神经活动。尽管这些神经胶质瘤所在的皮层区域不负责与语言相关的神经活动，但当患者说出这些词时，它们确实显示出指示“任务相关神经活动”的神经信号。

患者收到的文字或图片暗示（Krishna et al, 2023）这表明胶质瘤区域可能存在神经，当大脑中与语言相关的神经兴奋时，这些胶质瘤区域的神经也会兴奋它似乎肿瘤和大脑在一起“思考”。研究人员认为，这可能是因为肿瘤改变了大脑的神经回路，使大脑皮层中与语言相关的神经活动与胶质瘤区域的神经活动相联系，即“功能连接”神经的形成。

那么肿瘤真的有助于大脑思考吗？

可能没有，但如果有的话，也不多。通常情况下，当患者识别并说出不常用的单词时，比识别常用单词时需要更多的神经活动，因此神经信号存在明显差异。在上述实验中，当患者识别出生僻词时，虽然脑胶质瘤区域有神经活动，但神经信号与患者说出常用词时的神经信号并无明显差异。这表明神经胶质瘤中的神经活动不会对大脑解码不常用单词的能力做出额外贡献。

当说出高频词和低频词时，比较了肿瘤和非肿瘤区域的神经信号。 (Krishna et al, 2023) 神经已长入肿瘤区域。虽然上述实验已经监测到了胶质瘤区域的神经活动信号，但还需要更多的证据来证实胶质瘤中确实存在神经生长活动。

当上述患者的神经胶质瘤被切除后，研究人员通过脑磁图（MEG，通过测量大脑外部神经活动电流产生的磁场来观察和研究脑功能）观察到，有特定的神经“功能connectivity”区域非常丰富，被称为胶质瘤的“高功能连接”（high functional connectivity，HFC）区域。

研究人员发现，在这些HFC 区域中，与突触形成相关的几种基因的表达显着增加。这与之前的一些发现一致，即一些神经胶质瘤可以分泌信号因子，促进突触形成，从而改变大脑的神经回路。随后，研究人员确实在这些神经胶质瘤的HFC 区域（与非HFC 区域相比）的切片中观察到了更多的突触生长活动。

随后的体外实验也证实了这一点。来自神经胶质瘤HFC 区域的肿瘤组织与小鼠海马神经元在体外共培养也观察到突触发生显着增加。接下来，在体外培养HFC 肿瘤组织和人神经组织共培养48 小时后，神经组织中检测到的神经活动也显着增加。

当胶质瘤（红色）与神经类器官（绿色）共培养时，胶质瘤HFC区的肿瘤组织快速进入神经系统（左侧胶质瘤HFC区肿瘤组织，非HFC区右图）（Krishna et al. al. 2023）随后，研究人员将人类患者的HFC胶质瘤组织直接植入小鼠大脑一段时间，小鼠大脑皮层出现了许多神经元和神经胶质细胞肿瘤所在的位置。肿瘤之间的突触连接。这些实验结果表明，胶质瘤的HFC区域可以促进突触的形成，从而改变大脑的神经通路。

与神经相连的肿瘤生长得更快。神经胶质瘤试图将自己与大脑的神经通路连接起来的目的是什么？是为了与大脑沟通吗？

它不是通过神经和大脑“交流”，而是更像是“吃掉大脑的思维”。前面我们提到，对于大脑的正常思维活动（患者说出图片或文字对应的词），胶质瘤区域的神经对思维贡献不大。但是，对于神经胶质瘤来说，进入脑神经后，就有很大的获益。

首先，神经胶质瘤生长得更快。研究人员将神经胶质瘤的HFC 区域与小鼠海马体中的神经元共培养，HFC 肿瘤组织在一夜之间生长了五倍。然而，在非HFC 区域，肿瘤生长发生在小鼠海马神经元存在或不存在的情况下

长速率都一样。除此之外，另一个实验表明，HFC 区域肿瘤的侵袭性也显著高于非 HFC 区域。

总结一下就是，神经让肿瘤生长更快，且更容易侵袭正常区域，这就好像是胶质瘤在利用正常神经的活动来让自己生长一般。在大脑中植入人类胶质瘤 HFC 区域组织的小鼠，存活寿命显著低于植入非 HFC 区域的小鼠。对于人类患者也同样如此：根据研究数据，同等情况下胶质瘤中存在 HFC 区域的人类患者存活寿命显著低于没有 HFC 区域的患者。这说明，接入神经让肿瘤生长更快，也使患者预期寿命更短。

新的治疗思路

尽管胶质瘤能通过大脑神经加速生长这一消息令人沮丧，但从另一个角度想，这项研究也为治疗胶质瘤带来了新的思路。研究者也开始思考能否抑制胶质瘤的这种能力，进而抑制它们的生长。

于是研究者通过基因敲低技术抑制 HFC 肿瘤组织中促进突触形成相关的基因，发现其侵袭性降低至与非 HFC 肿瘤组织同等水平。随后，研究者在神经-胶质瘤的共同培养物中加入了一种药物加巴喷丁（gabapentin），这种药物可以抑制突触生成。在加入加巴喷丁 24h 至 48h 后，在胶质瘤中观测到的神经活动显著降低。而对脑部植入人类胶质瘤 HFC 区域的小鼠使用加巴喷丁后，胶质瘤生长的速度也明显降低了。希望不久之后，利用加巴喷丁的治疗胶质瘤的方法也能用到人类患者身上吧。

加巴喷丁，可抑制血小板反应素受体（thrombospondin receptor）α2δ-1 的作用，从而抑制促进神经突触形成的信号分子 TSP-1 的作用。TSP-1 是胶质瘤 HFC 区域在促进神经突触形成中起主要作用的信号分子。（图片来源：维基百科）

当然，相关研究还有很长的路要走。最后，引用《自然》新闻（Nature news）上报道这项研究的一篇文章中的一段话结尾：“两个幽灵，思想和肿瘤，在大脑的黑暗角落里互相窃窃私语。改善脑瘤患者生活的新方法可能就藏在它们的对话里，所以，请尽情偷听。”

参考链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06036-1#MOESM6

https://www.nature.com/articles/d41586-023-01387-1#ref-CR1

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1564-x

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1563-y

https://europepmc.org/article/MED/35802914

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20878206/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32626582/

https://www.nature.com/articles/d41586-019-02746-7

本文来自微信公众号：环球科学 （ID：huanqiukexue）