根据华盛顿大学医学院的研究，铜在大脑中的流动在细胞死亡、学习和记忆中扮演着之前未被认识的角色。研究人员发现，铜及其转运蛋白Atp7a对人类思维至关重要。他们推测，编码Atp7a及其他铜稳态蛋白的基因变异可能部分解释了个体之间思维差异。

研究团队使用大鼠和小鼠的神经细胞研究铜在大脑中的作用，发现Atp7a蛋白将铜运输到神经突触，即允许神经相互交流的连接点。

在突触处，金属离子影响负责增强或削弱神经连接的重要成分。神经连接的强度变化——称为突触可塑性——是我们记忆和学习能力的基础。

“我们为什么不比现在思考得更好？”资深作者乔纳森·吉特林（Jonathan Gitlin）博士问道，他是华盛顿大学医学院儿科的赫伦·B·罗伯森教授。“这个问题的一个答案是，如果大脑能够建立正确的连接，我们或许可以更好地思考。我们发现铜在中枢神经系统中调节着非常关键的事件，影响我们的思维能力。”

这项研究由神经科学研究生米歇尔·施利夫（Michelle Schlief）博士和蒂姆·韦斯特（Tim West）博士领导，合作研究者包括安妮·玛丽·克雷格（Anne Marie Craig）博士和大卫·M·霍尔茨曼（David M. Holtzman）博士，后者是神经病学系主任，研究成果本周在线发表于《美国国家科学院院刊》。

研究人员发现，当化学信号或神经递质作用于神经突触上微小的天线时，Atp7a会迅速反应，将铜离子从神经细胞的储存区带到细胞表面。

当铜释放到神经突触中时，它会抑制这些天线（称为NMDA受体）的活动。NMDA受体的活动决定了神经细胞之间连接的强度，而受体活动的变化对细胞存活、学习和记忆至关重要。“在大脑中，一些神经元有强连接，而一些则连接较弱，但这种情况是不断变化的，”吉特林说，他还是圣路易斯儿童医院遗传学和基因组医学的主任以及儿童发现研究所的科学主任。“神经元之间连接的可塑性对神经细胞的存活和我们思考的方式非常重要。NMDA受体是这一过程的重要组成部分，我们发现Atp7a和铜是控制它们的关键因素。”

由于Atp7a蛋白负责在神经中移动铜，因此Atp7a基因的变异可能会影响神经系统中的铜流动和NMDA受体的功能。

研究人员的发现源于对罕见神经退行性疾病——门克斯病（Menkes disease）的早期研究，该病由异常的Atp7a基因引起。门克斯病患者缺乏正常功能的Atp7a蛋白，导致铜在体内分布受损。出生时患有该病的儿童常常出现难治性癫痫和智力迟滞，且很少活过十岁。

当前研究表明，在缺乏Atp7a的鼠神经细胞中，由于无法将铜带到突触，NMDA受体的高活性导致了兴奋性细胞死亡，这一过程会杀死被过度刺激的神经细胞。这表明，在门克斯病患者的大脑中，NMDA受体可能由于未能得到铜的适当调节而杀死重要的神经元，导致神经元退化。制药公司正在研发抑制兴奋性神经细胞死亡的药物，吉特林认为，基于这些新发现，这些化合物未来可能会成为门克斯病的有效治疗方案。

为了进一步了解铜和Atp7a如何影响思维，研究人员计划繁殖实验室小鼠，以便选择性地在海马体（大脑中与记忆密切相关的区域）中敲除Atp7a。然后，他们可以调查这些小鼠在执行曾经学会的任务时是否存在问题。

参考文献：Schlief ML, West T, Craig AM, Holtzman DM, Gitlin JD. Role of the Menkes copper-transporting ATPase in NMDA receptor-mediated neuronal toxicity. Proceedings of the National Academy of Sciences Sept. 25, 2006 (electronic publication before print).

本研究得到了美国国立卫生研究院和国家科学基金会的资助。

华盛顿大学医学院的全职和志愿教职员工也是巴恩斯-犹太医院和圣路易斯儿童医院的医疗团队。该医学院是美国领先的医学研究、教学和患者护理机构之一，目前在《美国新闻与世界报道》中排名全国第四。通过与巴恩斯-犹太医院和圣路易斯儿童医院的合作，该医学院与BJC医疗保健相连。

联系方式：格温·埃里克森（Gwen Ericson）
华盛顿大学医学院