MPS是一种位于神经元细胞膜下方、由重复蛋白质环构成的网格状结构。此前，科学家们普遍认为MPS主要作为一种被动的内部支撑系统，帮助神经元维持其形态。然而，该研究团队利用先进的超分辨成像技术，对实验室培养的神经元进行了深入观察，发现MPS远不止于此，它更像是一个细胞内部的“交通管理员”，主动调控着几乎所有主要类型的内吞作用。

研究通讯作者、宾夕法尼亚州立大学化学、生物化学与分子生物学及生物医学工程助理教授周若波（Ruobo Zhou）指出：“多年来，我们一直在努力理解这种分子机制，即何种‘机器’能促进内吞过程，因为它与神经退行性疾病密切相关。当内吞作用——这种营养物质摄取和调节过程——出现问题时，大脑中会积累蛋白质聚集体，这是阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病的标志性特征。”周若波教授本人在2013年作为哈佛大学的博士后研究员时，曾参与MPS的首次发现。

为了探究MPS的具体功能，研究人员采用了纳米级的超分辨显微镜技术，其分辨率比人类头发丝的厚度小约10,000倍。他们通过在培养的神经元中诱导特定蛋白质形成，从而能够追踪这些蛋白质的动态。随后，科学家们将神经元暴露于不同的分子中，并在MPS结构完整的情况下，观察细胞如何吸收这些分子。他们还通过损伤或保护MPS的特定区域来改变其结构，以观察神经元在骨架结构变化时的反应。

实验结果令人惊讶：当MPS结构被破坏时，神经元吸收物质的速度显著加快。这表明，MPS在正常情况下能够减缓内吞过程，防止细胞过度摄取物质，从而发挥着保护性屏障的作用。

研究团队进一步发现，MPS甚至可能参与自身的分解过程。更快的内吞作用会削弱MPS结构，并触发一个正反馈循环。增强的摄取激活了分子信号，这些信号会指示神经元内部的蛋白质切割骨架的某些部分。这不仅会打开更多的细胞入口，还会允许更多的营养物质和蛋白质进入细胞。

周若波教授解释说：“我们发现这种膜骨架积极地调节着神经元的营养物质摄取过程。你可以把它想象成一个看门人，守护着这个物理屏障，不允许营养物质随意进入。当神经元需要摄取特定营养物质时，这个看门人就会打开大门，让它们进来。”他补充道，这种灵活性可能允许神经元在需要快速响应时增加其活性。然而，如果这种机制不再受到适当控制，相同的机制也可能变得有害。

为了验证这一可能性，研究人员构建了模拟阿尔茨海默病早期阶段的细胞模型。他们诱导神经元产生更高水平的淀粉样前体蛋白（Amyloid Precursor Protein, APP），这是与阿尔茨海默病相关的关键标志物。结果显示，削弱MPS导致神经元更快地摄取APP。进入细胞后，APP被切割成β-淀粉样蛋白42（amyloid-B42），这是一种与阿尔茨海默病密切相关的有毒片段。MPS受损的神经元积累了越来越多的这种有害分子，并表现出更多的细胞死亡标志物。

该研究的第一作者、宾夕法尼亚州立大学埃伯利理学院化学系研究生费金玉（Jinyu Fei）表示：“我们创建了一个非常类似于阿尔茨海默病的模型，发现一些衰老神经元或病理条件下的神经元，其有毒蛋白质的内吞作用增强，导致应激条件，最终导致神经元死亡。”

这些研究结果强烈暗示，MPS可能通过减缓APP的摄取并限制有毒分子的积累，从而在神经元中充当保护性屏障。鉴于MPS结构在衰老和神经退行性疾病过程中已知会恶化，其分解可能会将神经元推入一个破坏性循环，涉及更大量的淀粉样蛋白产生、进一步的结构弱化以及最终的细胞死亡。

研究人员指出，保护或稳定这一膜骨架结构，可能为减缓神经退行性疾病提供一种新的策略。费金玉总结道：“我们认为这可能为未来的治疗方法打开大门，例如作为神经退行性疾病治疗的蛋白质靶点。保护或稳定MPS可能提供一种减缓阿尔茨海默病症状出现之前早期、隐匿细胞变化的方法。”