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段树民

性别:

男

获奖年度:

2008

获奖奖项:

科学与技术进步奖

获奖学科:

工作单位:

中国科学院上海生命科学研究院上海神经科学研究所

        段树民,1957年10月出生于安徽蒙城,1976年2月高中毕业后下放农村务农,1978年2月作为“文革”后恢复高考的首届大学生,考入蚌埠医学院医疗系,1982年毕业后考入南通医学院就读神经生理学硕士研究生,1985年获硕士学位。1988年赴日学习,1991年在日本九州大学获博士学位。1992~1994年在中国科学院上海脑研究所做博士后研究。1995~1996年为日本九州大学世川医学奖学金特别研究员。1996年至1999年先后在美国夏威夷大学、加州大学旧金山分校做博士后研究。2000年1月回国至今在中国科学院神经科学研究所任研究员,2007年起任神经科学国家重点实验室主任。2007年11月增选为中国科学院院士,2008年任全国政协委员,2008年11月被选为发展中国家科学院院士(TWAS)。担任Journal of Neurophysiology,Neurobiology of Desease,Glia,Hippocampus等国际神经科学杂志编委。 

        段树民长期从事神经生物学研究,在神经元胶质细胞相互作用、突触发育和突触可塑性等研究领域做出系统的创新工作,尤其在胶质细胞信号分子释放机制、胶质细胞对神经环路和突触可塑性的调控、沉默突触活化机制等方面取得重要研究成果。胶质细胞占全部脑细胞的比例随着生物进化程度的升高而增高,在果蝇胶质细胞约占脑细胞的25%,而在人类则占90%,提示其对脑高级功能可能具重要作用。但长期以来,人们对神经科学的研究主要集中在神经元,脑的功能也被认为主要是由神经元完成的,而胶质细胞被认为是一类惰性细胞,仅对神经元起到被动的支持、营养及代谢作用。这一观点近年来受到了一些新发现的挑战,有关胶质细胞与神经元相互作用及其对各种神经功能影响的研究受到了人们的重视。段树民在这一新兴领域作出了突出的工作,主要取得以下研究成果。 

一、胶质细胞释放ATP对神经元活动的异突触调制 

         突触是神经元之间信息传递的关键部位。段树民发现神经元突触活动可刺激星形胶质细胞释放ATP,ATP通过突触前P2Y受体对该突触(自突触)及邻近突触(异突触)产生抑制作用,提示经过胶质细胞的介导,神经元之间即使没有直接突触联系也可发生相互作用,神经元环路的概念和意义更为广泛和复杂的学术观点。论文发表后,同期杂志发表评论指出“胶质细胞通过ATP介导异突触抑制 (这一发现)……促使人们对神经系统整合功能提出新的令人振奋的假说……为人们认识突触抑制提供了新机理……这些研究(为该领域更深入的研究)点亮了新的曙光”(Neuron,2003,40:873)。美国科学院院士,神经科学家 C.Stevens在其综述中指出:“这一发现向人们提出了一系列有意义的问题,包括如何将这些(胶质细胞的)作用整合到神经(网络)计算模式中”(Cur Opin Neurobiol 14:341)。该工作不断被其他实验室证实,被同行广泛引用,多篇重要综述对其加以介绍。 

二、胶质细胞通过溶酶体释放信号分子ATP的新机制 

        ATP不仅是细胞的重要能量分子,也是胶质细胞等很多组织细胞间的重要信号分子。但这些非神经元细胞释放ATP等信号分子的机理并不清楚。段树民等发现星形胶质细胞的溶酶体含有丰富的ATP,并在各种刺激下呈现不同模式的释放,从而阐明了胶质细胞释放ATP信号分子的机制,结果发表在Nature Cell Biol (2007)。由于ATP是各组织细胞广泛存在的信号分子,而这些细胞释放ATP的机理都不清楚,胶质细胞溶酶体释放ATP这一新机制的阐明对神经科学及细胞生物学研究都具重要意义。 

三、星形胶质细胞对神经元突触可塑性的贡献 

         突触传递和处理信息的能力可以发生变化,称为突触可塑性。长时程增强(LTP)是突触可塑性最重要的形式,被认为是学习记忆的基础,受到神经科学家广泛重视。段树民发现神经元LTP的形成依赖于胶质细胞释放的D丝氨酸,首次证明胶质细胞对突触可塑性的重要贡献,结果发表在PNAS(2003),对理解胶质细胞如何参与脑高级功能活动具重要意义。 

四、神经元与NG2胶质细胞之间的突触可产生长时程增强(LTP) 

        近年发现神经元与NG2胶质细胞之间有直接突触联系。但还不了解这类突触的意义,是否具有可塑性及其机制等重要问题。段树民等发现,这类突触也可产生长时程增强(LTP),但和神经元突触产生LTP的机制不同。由于NG2胶质细胞没有NMDA受体,这种LTP是通过激活一类对钙有通透性的AMPA受体而产生的。这是首次在神经元突触之外找到LTP样可塑性证据。由于脑内有大量NG2胶质细胞,而LTP被认为与脑的信息处理、储存及学习记忆等有关,NG2细胞的突触具有可塑性的发现及其机理的阐明,对人们从不同角度认识脑工作原理具有重要意义。发表在Science(2006年),受到学术界重视。 

        这些工作在国际著名杂志发表后,在同行的论文中被广泛引用,多篇文章被Faculty of 1000 Biology推荐介绍,在Nature Rev Neurosci等多篇重要综述文章中详细介绍及高度评价,改变了人们对胶质细胞功能的一些认识,在神经科学领域产生了重要影响,促进了该领域的发展。这些成果还分别入选为2003年中国医药科技十大新闻、2006年中国基础研究十大新闻。他的学生的论文多次被评为教育部百篇优秀博士论文。 

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