段树民
段树民院士,神经生物学家。浙江大学医学部主任,教授。博士生导师,中国科学院“百人计划”获得者。中国科学院院士,第三世界科学院(TWAS)院士,中国神经科学会学会理事长,亚太神经科学学会主席。
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研究学习经历:

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个人经历

段树民,1957 年出生于安徽蒙城一个普通工人家庭,曾下放农村两年。1977 年恢复高考,段树民考上安徽蚌埠医学院,1982 年大学毕业,1985 年在南通医学院获硕士学位,1991 年在日本九州大学获博士学位。1992-1994 在中国科学院上海脑研究所做博士后研究。1995-1996,任日本九洲大学世川医学奖学金特别研究员。1996-1999 先后在美国夏威夷大学 Bekesy 神经生物实验室、加州大学旧金山分校神经科学实验室做访问学者。

2000 年 -2009 年,在中国科学院神经科学研究所先后任研究员、神经科学国家重点实验室主任、副所长。

2007 年当选中国科学院院士,2008 年当选为第三世界科学院 (TWAS) 院士,同年获何梁何利科学与进步奖,2010 年获国家自然科学二等奖,同年任浙江大学医学部主任、医学院院长,中国神经科学会学会理事长,亚太神经科学学会主席。

重要研究成果

1999 年,神经科学领域的优秀级杂志《Journal of Neuroscience》上的一篇论文揭示了细胞外谷氨酸浓度的变化可以迅速调节星形胶质细胞谷氨酸转运能力的机制。段树民为该论文第一作者。

2002 年,段树民实验室在《Nature Neuroscience》上发表论文。研究表明,G 蛋白偶联受体(GPCR)可以在体外介导排斥和有吸引力的轴突指导,趋化因子可以作为轴突寻路的指导提示。

2003 年,段树民在《Nature Cell Biology》杂志发表了论文,该论文被推为特刊文章。段树民课题组研究了 Rho 家族 GTP 酶 的由扩散因子介导轴突导向的作用。 显著阴性或组成型活性 Cdc42 在培养的非洲蟾蜍脊髓神经元中的表达,其浓度基本上不影响丝状伪足形成和神经突延伸,消除由可以活化的脑源性神经营养因子的梯度诱导的化学诱导生长锥转向 Cdc42 和 Rac 在培养的神经元。 由溶血磷脂酸梯度诱导的化学乳液也通过显性负 RhoA 的表达消除。 结果还表明,在整个生长锥 Rho 激酶或丝状伪足引发不对称足以触发转弯响应,并且通过对肌球蛋白活性必不可少的生长锥化学排斥,产生 Cdc42 和 RhoA 通路间的串扰 。

突触是神经元信息传递和处理的关键结构,突触传递效率可产生长时程增强(LTP),称为可塑性,被认为是学习记忆的基础而受到广泛重视。2003 年,段树民发现星形胶质细胞分泌的 D - 丝氨酸是 LTP 产生的关键分子。相关文章发表在美国《国家科学院院刊》(PNAS)上。

2006 年,段树民的关于突触发育新机制的研究成果登上了《Neuron》杂志的封面。文章不仅解释了这些“信使”沉默的一种原因,而且找到了“打破沉默”的方法,而这可能关乎学习及记忆。值得一提的是,这是我国科学家首次在该杂志发表封面文章。《Neuron》同时发表的评论文章称该工作“清晰地阐明了发育早期,沉默突触转化为功能突触的深入机制……”,这一研究成果将对突触发育和突触可塑性研究领域产生重要影响。

2006 年,段树民课题组历经四年的研究成果发表在《Science》杂志上,研究发现 NG2 胶质细胞突触具有可塑性,即胶质细胞也同神经元一样具有 "记忆" 功能,能产生长时程增强反应。由于脑内有大量的 NG2 胶质细胞,而突触的长时程增强反应又被认为与脑的信息处理、储存及学习记忆等有关,这一发现及其产生机理的阐明,对人们认识脑的工作原理具有重要意义。该研究成果入选 2006 年度“中国基础研究十大新闻”。

2007 年,段树民的胶质细胞分泌及功能研究项目获得国家自然科学基金 200 万元。

因为这些卓越的成果,段树民教授在 2007 年顺利当选为中国科学院院士。

2007 年,段树民及其学生在他们原来工作的基础上,进一步研究发现星形胶质细胞的溶酶体含有丰富的 ATP,并可在一定的生理和病理刺激下呈现不同程度的分泌,这种不同模式的分泌可能在介导胶质细胞的各种神经生理和病理作用方面具有重要意义。该成果在《Nature Cell Biology》上在线发表。

2009 年, 《Cell》杂志发表了来自中国神经科学研究所蒲慕明(神经科学研究所所长)和段树民合作的研究性文章,研究发现,马达蛋白驱动力的强弱,以及膜蛋白 - 马达蛋白复合体运输效能的高低,是膜蛋白能否通过 AIS 分子筛的决定条件。轴突膜蛋白转运复合体 VAMP2-KIF5 的运输效能较高,可以穿过分子筛从胞体转运到轴突内,而树突膜蛋白转运复合体 NR2B- KIF17 和 GluR2-KIF5 的运输效能较低,不能穿越这个胞浆屏障。这一新颖的机制,为研究神经元蛋白的极性分布提供了崭新的角度,具有重要的理论意义。

2011 年,段树民获得国自然基金资助 2420 万元,项目分别是指导专家组调研和组织学术交流会费用 200 万元,微环境 - 细胞交互作用诱导细胞迁移的信号转导机理 720 万元,微环境诱导细胞极性转换与迁移的新机制及新技术研究 1500 万元。

2012 年,段树民获得国自然基金资助 800 万元,项目分别是指导专家组调研和组织学术交流会费用 200 万元,突触和神经环路调控的分子机制及其在神经精神疾病中的作用项目 600 万元。

2014 年,段树民在《Nature Protocols》上发表文章,阐述了离体培养小胶质细胞的迁移方法。为了建立一套简便可行、适用于体外小胶质细胞迁移的方法,课题组成员借鉴了神经元轴突转向实验的方法,应用特制玻璃电极向体外培养的小胶质细胞脉冲式注射趋化因子,以此模拟大脑病损时的释放状态,在短时间内形成一定浓度梯度,进而诱导周围小胶质细胞向趋化因子释放中心迁移。结合显微实时成像,该法不仅可直接记录细胞迁移的动态过程,而且还可用于观察细胞迁移过程中亚细胞器、胞内钙离子等的同步变化(需结合特定的活细胞荧光染料)。该法无需复杂仪器系统和昂贵耗材,且适用于研究其他细胞类型如肿瘤细胞,淋巴细胞等的迁移活动。

2014 年,段树民课题组在 Cell 子刊《Current biology》发文,他们发现了一个关于睡眠的秘密:位于基底前脑的胆碱能神经元,对睡眠觉醒行为具有特异的调节功能。这一成果对理解失眠产生的机制具有一定意义,并提示胆碱能神经元可能作为治疗失眠的一个靶点。

2016 年 1 月,《Nature Neuroscience》在线发表段树民院士和汪浩研究员的合作的一项研究成果,研究揭示了小鼠对天敌气味诱导的先天性恐惧的神经环路基础。团队利用光遗传学,动物行为学和病毒逆向追踪等技术在小鼠大脑里发现从 LHb(僵核) 到 LDT(背外侧被盖区) 这一通路在天敌气味诱导的先天性恐惧中起到决定性的作用。并发现 LDT 中的两类不同亚型的抑制性神经元 (PV 阳性和 SOM 阳性) 对恐惧反应具有完全相反的双向调节功能。这些新发现为恐惧诱发的焦虑症和抑郁症的治疗提供了新的潜在靶点。

2017 年 1 月 27 日,段树民课题组的最新研究成果在《Nature Communications》上发表。研究表明,通过不同的受体亚型与不同的 K + 通道耦合,星形胶质细胞衍生的 ATP 差异调节不同类型的神经元的兴奋性,并有效地控制神经元网络的活动。

代表性论文:

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1. Duan S, Anderson CM, Stein BA, Swanson RA, Glutamate induces rapid upregulation of astrocyte glutamate transport and cell-surface expression of GLAST. J Neurosci 19:10193-10200 (1999)

2. Xiang Y, Li Y., Zhang Z., Wang S., Yuan XB., Wu CP, Poo MM and Duan S*, Nerve growth cones guidance mediated by G-protein-coupled receptors. Nature Neuroscience, 5, 843 - 848 (2002)

3. Yuan X, Jin, M., Xu, X., Wu, CP., Poo, M., and Duan, S*. Signalling and crosstalk of Rho GTPases in mediating axon guidance. Nature Cell Biol, 5, 38 - 45 (2003)

4. Yang, Y., Ge, W., Chen, Y., Wu, CP., Poo, M., and Duan, S*. Contribution of astrocytes to hippocampal long-term potentiation through release of D-serine. PNAS, 100, 15194 – 15199 (2003)

5. Shen W, Wu B, Zhang Z, Dou Y, Rao ZR, Chen YR, Duan S*. Activity-induced rapid synaptic maturation mediated by presynaptic cdc42 signaling. Neuorn, 2006, 50: 401-414 (Cover)

6. Ge WP, Yang XJ, Zhang ZJ, Wang HK, Deng QD, Duan S* Long-Term Potentiation of Neuron-Glia Synapses Mediated by Ca2+-Permeable AMPA Receptors. Science, 2006,312, 1533-1537

7. Z-J Zhang, G Chen, W Zhou, A-H Song, W Wang, T Xu, Q-M Luo, X-S Gu, Duan S*, Regulated ATP release from astrocytes via lysosome exocytosis. Nature Cell Biol 2007, 9: 945-953.

8. Song AH, Wang D, Chen G, Li Y, Luo J, Duan S*, Poo MM. A selective filter for cytoplasmic transport at the axon initial segment. Cell. 2009, 136:1148-1160.

9. Wu HJ, Liu YJ, Li HQ, Chen C, Dou Y, Lou HF, Ho MS, Li XM, Gao Z, Duan S.

Analysis of microglial migration by a micropipette assay. Nat Protoc. 2014, 9: 491-500

10. Han Y, Shi YF, Xi W, Zhou R, Tan ZB, Wang H, Li XM, Chen Z, Feng GP, Huang ZL, Duan* , and Yu YQ, Selective Activation of Cholinergic Basal Forebrain Neurons Induces Immediate Sleep wake Transitions, Current Biology. 2014, 24(6):693-8

11. Yang H, Yang J, Xi W, Hao S, Luo B., He X. Duan S*,and Wang H, Laterodorsal tegmentum interneuron subtypes oppositely regulate olfactory cue-induced innate fear, Nature Neuroscience.2016,19(2), 283-9

12. Tan Z, Liu Y, Xi W, Lou HF, Zhu L, Guo Z, Mei L, Duan S*,Glia-derived ATP inversely regulates excitability of pyramidal and CCK-positive neurons, Nature Communications.2017, 8:13772.

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