突触是神经元之间进行电信号传递的特化结构,电信号从突触前神经元的轴突传导至突触后神经元的树突。神经元通过突触相互连接,形成复杂的大脑信息处理网络。这些神经网络具有高度可塑性,突触可塑性是学习和记忆的基础。此外,突触也是多种精神类药物(包括处方药和违禁药物)的作用靶点。
最近,科学家发现了一类在神经突触形成中起关键作用的分子。这些分子能够启动突触连接的形成,从而连通哺乳动物的整个神经系统回路。该研究由哈佛大学的Sanes教授和华盛顿大学的Umemori博士合作完成,以小鼠为模型,研究成果发表于《Cell》期刊。
“我们知道化学信号和电信号的传递与接收都集中在突触——神经元相互通讯的部位,”Sanes说,“我们想要确定这些特定位点是如何形成的。”在早期神经系统发育中,当神经元密集聚集时,突触从相邻神经元之间开始萌发。Sanes和Umemori认为,突触的真正形成需要某种关键分子穿越两个神经元之间的间隙,促进连接的形成。
Umemori花费数年时间观察培养的神经元,寻找引导神经元网络形成的先导分子。最终,他发现了一种名为FGF22的分子及其几个密切相关的分子,它们对突触形成至关重要。实验表明,在FGF22失活的小鼠脑中,神经元无法形成突触;而将FGF22加入培养的神经元中,则能刺激突触形成,从而证实了FGF22的关键作用。
Sanes和Umemori证实了FGF22在小脑(运动中枢)突触形成中的关键作用,但尚不清楚FGF22是否也促进其他脑区神经元之间的突触形成。FGF家族的其他成员FGF7和FGF10在结构上与FGF22高度相似,推测它们可能在神经系统的其他区域扮演类似角色。
哈佛大学分子与细胞生物学教授Sanes表示:“这是一项基础研究,距离临床应用还很遥远。然而,在正常衰老、智力发育迟缓或神经退行性疾病中,通过某些方法增加突触数量或减少突触损失可能非常有用。我们的研究结果最终将为新治疗方案指明方向。”
参考文献:
Neural cell adhesion molecule promotes accumulation of TGN organelles at sites of neuron-to-neuron contacts
Development of neuron-neuron synapses