浙大科学家研究揭示
大脑信息
传递之谜
记者 曾福泉 通讯员 周炜
本报杭州4月12日讯 (记者 曾福泉 通讯员 周炜) 喜爱运动的人对三磷酸腺苷(ATP)都不会感到陌生,它是人体最直接的能量来源。浙江大学科学家一项最新研究表明,ATP在大脑突触的删除机制中扮演重要角色,从而为突触删除异常相关疾病的治疗提供了新的启发。
突触是大脑中的一种关键结构,实现了神经元之间的信息传递。人在幼年时大脑中的突触数量会随着发育急剧增长,随后又减少并长期保持在相对稳定的水平——完成这一过程有赖于大脑中的突触删除机制。过去的科学研究已经发现,大脑中的胶质细胞能够清除突触。浙大医学院神经科学研究所研究员汪浩团队则进一步揭示:胶质细胞的工作原理是释放出ATP,它作为一种化学信号分子,激活了突触的删除机制。
汪浩说,已有研究表明,胶质细胞在行使功能时,其细胞内的钙离子浓度会显著上升。这背后隐藏着的细节吸引了团队的兴趣。他们开始做小鼠实验:利用基因编辑的技术,将胶质细胞中对于钙离子浓度升高至关重要的一个受体敲除。
随后他们又针对性地研究是否有物质能够补救胶质细胞功能的缺席。团队首先尝试了ATP这一生物体内重要的化合物,幸运的是,加入ATP后突触删除机制重新被激活了。团队抓住这一发现开展实验,证明胶质细胞会释放ATP,并且团队也找到了ATP作为化学信号所对应的受体——它们分布在神经元上,一旦被激活,就开始削弱直至清除突触。
突触所传递的信息,与我们的行动、习惯、记忆、性格等密切相关。突触遵循“用进废退”的原则,一般来说经常被激活的突触会越来越强化,而长期闲置的突触则可能会消失。汪浩表示,大脑如何选择性地清除突触,是科学家正在研究的一个重要课题。
突触从增长至高峰然后回落至稳定水平,是人类一个重要的发育现象。在这一阶段中出现的突触删除机制异常,被认为与自闭症、神经分裂等疾病有重要联系。汪浩认为,人类对突触删除机制的认识越明晰,就越有助于探索治疗这些疾病的方法。
汪浩团队的研究成果发表在《eLife》杂志上。这份期刊由包括诺奖获得者在内的著名科学家担任编辑,为全球科学家提供了一个全新的成果发表平台。