多巴胺作为大脑中重要的神经递质,调控着运动、奖励、学习和记忆等多种神经过程。然而,健康状态下多巴胺神经元如何精准释放多巴胺,长期以来缺乏详细的分子机制解释。
近日,美国哈佛医学院的研究团队在Cell期刊发表最新成果,首次明确了大脑中多巴胺释放的分子机制。该研究发现,多巴胺神经元通过特定的“活性区”释放多巴胺,速度极快且空间定位高度精准,这一发现挑战了此前多巴胺在大脑中缓慢、杂乱释放的传统模型。
研究团队利用超分辨率显微成像,观察到多巴胺神经元含有标记活性区的蛋白,这些活性区密度低于其他神经元,但能实现毫秒级的快速突触传递。此前认为多巴胺主要通过容积传递方式在大脑中扩散,现证实其也可通过特定位点实现精确释放。
进一步实验显示,剔除一种名为RIM的活性区蛋白几乎完全阻断了小鼠多巴胺分泌,而剔除其他蛋白影响甚微,说明多巴胺释放依赖独特的分子机制。RIM蛋白与精神分裂症、自闭症等神经精神疾病相关,提示该机制可能与相关疾病的发病机制密切关联。
研究人员指出,当前多巴胺相关疾病的治疗多依赖增加多巴胺水平,易引发副作用。深入理解多巴胺释放的分子机制,有望为精准调控多巴胺信号、开发新型治疗策略提供理论基础。
本项研究不仅丰富了对多巴胺信号转导的认知,也为未来神经疾病的干预提供了新的方向。
参考资料:
Changliang Liu, Lauren Kershberg, Jiexin Wang et al. Dopamine Secretion Is Mediated by Sparse Active Zone-like Release Sites. Cell, 8 February 2018, 172(4):706–718, doi:10.1016/j.cell.2018.01.008.