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科技工作者之家 2020-09-06
来源:果壳
如何治疗阿尔兹海默症?科学家发现了一种新方法,他们让“兴奋性突触”在脑中新生,极大程度地缓解了生病小鼠的症状。
突触传递大脑信号
大脑中的神经信号,需要通过突触进行传递。突触是神经系统的基本功能单位,通常由突触前膜、突触间隙和突触后膜构成。突触前膜释放一类被称为“递质”的化学物质,递质与突触后膜上的受体结合,从而将信号从一个神经元传递给下一个神经元。
神经递质(黄色)从突触前膜释放,经过突触间隙之后,与突触后膜上的受体(蓝紫色)
突触有两个重要的类型:兴奋性突触和抑制性突触。兴奋性突触可以使神经元被激活,抑制性突触则相反。突触的数量和状态并非稳定不变,它们在不断地生成和消亡,这两种突触的平衡决定了大脑能够拥有正常的学习、记忆等能力。
很多神经疾病都伴随着两种突触失衡的情形,如阿尔兹海默症、自闭症、精神分裂症等等。阿尔兹海默症中,就有兴奋性突触大量减少的现象;如果能够让兴奋性突触重新产生,是不是就可以缓解这种神经退化疾病的症状了?
给突触搭个桥
突触的形成和功能维持,需要一些存在于突触间隙的支架蛋白参与其中,比如 NP1 蛋白和 Cbln1 蛋白。在兴奋性突触中,NP1 蛋白会与突触后膜上的受体相互作用,参与神经递质的传递过程;Cbln1 蛋白则能与突触前膜的外伸蛋白相连,诱导形成前膜所在的结构。
合成的CPTX(蓝色)可以给突触搭一座桥 | 参考文献[1];汉化:Insulindian
也就是说,Cbln1 蛋白和 NP1 蛋白分别能与突触前膜和突触后膜相作用。如果将这两个蛋白各自发挥功能的结构域连接起来,那就像给突触搭了一座桥梁——其中,Cbln1 的部分可以诱发突触前结构形成,并与突触前膜相连;NP1 的部分则与后膜上的受体相连,诱导产生完整的突触后膜。这样连接之后,相当于产生了新的兴奋性突触,并能使其稳定不易消亡,具有正常的功能。
通过合成生物学的方法,研究者用 Cbln1 和 NP1 的功能结构域合成了这样的蛋白,并将其命名为 CPTX。
生病小鼠得到恢复
研究者首先在体外培养的神经元细胞上测试了 CPTX 的效果,发现相比空白对照和只加入 Cbln1,加入 CPTX 可以诱导产生更多新的兴奋性突触。
对于患有阿尔兹海默症的小鼠,在与记忆形成相关的海马脑区中注射 CPTX,小鼠海马神经元的突触数量恢复到了正常水平;记录神经元的电活动发现,注射 CPTX 的小鼠,其海马神经元有更多兴奋性的反应,这说明 CPTX 确实诱导新生了很多功能正常的兴奋性突触。另外,在空间记忆测试和场景恐惧记忆测试中,注射过 CPTX 的小鼠也有了更好的表现,这说明它们的学习记忆能力得到了改善。
注射CPTX后,小鼠的运动能力得到改善 | 参考文献[1]
除此之外,研究者还使用了脊髓损伤的小鼠进行实验,这种小鼠的脊髓被剪断了一半。注射 CPTX 之后,这些小鼠产生了新的兴奋性突触;而且,单次注射之后,小鼠的运动能力在超过 7 周的时间内都得到了很大程度的恢复。
这项研究发表于最近的《科学》杂志上。这是首次使用人工合成的蛋白质,实现了对阿尔兹海默症小鼠症状的缓解。这种设计思路在药物开发中可能具有巨大潜力,不过距离真正的临床应用还非常遥远。
来源:Guokr42 果壳
原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MTg1MjI3MzY2MQ==&mid=2651749877&idx=2&sn=3d3e55f4e3370673a438eeef4a9e8397&chksm=5da259676ad5d071462df459f73b91a1a7ef0d9f3d8730e8636954bf9bf9d1c4e270280565e0#rd
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