一项新研究发现，在可塑性过程中，突触的突触后室释放胰岛素样生长因子以加强神经连接。
马克斯·普朗克佛罗里达神经科学研究所
(资料图片仅供参考)
8月3日消息
马克斯·普朗克佛罗里达神经科学研究所（Max Planck Florida Institute for Neuroscience，MPFI）的研究已经确定了胰岛素样生长因子促进大脑可塑性的机制。研究结果近日发表在《科学进展》（Science Advances）杂志上。
研究于2023年8月2日发表在《Science Advances》（最新影响因子：13.6）杂志上
胰岛素超家族（Insulin superfamily）的激素包括胰岛素、胰岛素样生长因子1 (IGF1)和胰岛素样生长因子2 (IGF2)，不仅在调节血糖、代谢和生长中起着至关重要的作用，而且在健康的大脑发育和功能中也发挥着至关重要的作用，包括学习和记忆。这些激素可以从肝脏通过血流进入大脑，也可以在大脑内的神经元和神经胶质细胞中直接合成。它们与包括 IGF1 受体在内的受体结合，激活调节神经元生长和活动的信号。这种信号通路的破坏与认知能力下降和阿尔茨海默病等疾病有关。
为了了解 IGF1 和 IGF2 是如何促进大脑健康的，科学家们研究了海马体中这条信号通路的激活，海马体是大脑中对学习和记忆至关重要的区域。具体来说，他们想要探究 IGF 信号是否在突触可塑性过程中是活跃的，突触可塑性是在记忆形成过程中加强神经元之间联系并防止认知能力下降的细胞过程。
为了做到这一点，马普的科学家开发了一种生物传感器，可以检测到 IGF1 受体何时活跃，使他们能够可视化涉及可塑性的信号通路的活动。当一个突触经历可塑性过程时，科学家们观察到 IGF1 受体在增强的突触和附近的突触中被强劲地激活。这种受体的激活对突触的生长和可塑性的增强至关重要。然而，激活受体的 IGF 从何而来尚不清楚。
然而，这篇科学论文的首席研究员、第一作者 Xun Tu 博士描述，能够在可塑性过程中可视化受体激活给他们提供了线索。她解释说：“ IGF 受体的激活位于经历可塑性的突触附近的事实表明，IGF1 或 IGF2 可能在海马神经元中产生，并在可塑性过程中局部释放。”
为了探索这一假设，科学家们测试了海马神经元是否会产生和释放 IGF1 和 IGF2。有趣的是，他们发现 IGF1 和 IGF2 的产生存在区域特异性差异。海马 CA1 区神经元产生 IGF1，CA3 区神经元产生 IGF2。当 CA1 或 CA3 神经元以模拟突触可塑性的方式被激活时，IGF 被释放。重要的是，当科学家们破坏神经元产生 IGF 的能力时，IGF1 受体在可塑性和突触生长和加强过程中的激活就被阻断了。
该研究的资深作者和马普科学总监 Ryohei Yasuda 总结了研究结果。“这项工作揭示了神经元中的局部自分泌机制，这对大脑的可塑性至关重要。当一个突触经历可塑性过程时，IGF 被局部释放，激活同一神经元上的 IGF1 受体。破坏这种机制会损害可塑性，这凸显了其在维持认知健康方面的关键作用。”
这一新机制的发现揭示了记忆是如何在大脑中编码的，并强调了进一步研究大脑中胰岛素超家族激素的重要性。科学家们希望了解胰岛素样生长因子促进大脑可塑性的机制，将有助于研究以这一信号通路为靶点是否可以防止认知能力下降和对抗像阿尔茨海默病这样的疾病。
创立于2010年的马克斯·普朗克佛罗里达神经科学研究所
参考文献
Source：Max Planck Florida Institute for Neuroscience
Insulin-like hormones critical for brain plasticity
Reference：
Xun Tu et al. ,Local autocrine plasticity signaling in single dendritic spines by insulin-like growth factors.Sci. Adv.9,eadg0666(2023).DOI:10.1126/sciadv.adg0666
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原文标题 : 胰岛素样激素对大脑可塑性至关重要
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