原創(chuàng) Abby Olena 神經(jīng)現(xiàn)實 收錄于話題#深度 | Deep-diving207#神經(jīng)科學14

瘦素是一種由成年動物脂肪細胞分泌的激素，它可以調(diào)節(jié)一個人的食欲，研究人員對瘦素的研究也主要關注在這點上。但是2021年5月18日發(fā)表在《科學信號》期刊上的新研究表明，瘦素能促進體外培養(yǎng)的嚙齒動物神經(jīng)元突觸形成（synaptogenesis）。

“這篇論文對瘦素信號傳遞機制進行了很好的分解。”作者對突觸功能變化的研究同時包括了蛋白質(zhì)和生理的層面，來自圣塔克拉拉大學的勞拉·科卡斯（Laura Cocas）說道（科卡斯并沒有參加這項研究），“論文里的所有研究都是在生物體外進行的，所以他們可以對神經(jīng)信號通路進行非常細致地分析——并分解其中的每一步。”

這篇論文作者之一是來自華盛頓州立大學的神經(jīng)科學家加里·韋曼（Gary Wayman），大約在十年前，他和他的研究小組開始研究瘦素。當時的大部分研究都在探討瘦素在調(diào)節(jié)飽腹感方面的作用。他說：“我們都知道瘦素在大腦神經(jīng)元（特別是突觸）的發(fā)育關鍵期激增。”瘦素激增的時期在人類和嚙齒動物中有所不同：它在人類妊娠晚期的胚胎發(fā)育時出現(xiàn)激增；在嚙齒動物中，這種現(xiàn)象發(fā)生在幼崽出生后的前幾周。“瘦素的這種激增和體內(nèi)脂肪細胞的數(shù)量無關。而且在這一時期，進食并不會被瘦素激增影響，因為控制進食的神經(jīng)回路還沒有發(fā)育。正因如此，我們想了解瘦素在發(fā)育中起到什么作用。”

韋曼和他的同事們把研究重點放在海馬腦區(qū)。雖然海馬是我們最了解的腦區(qū)之一，但人們并不清楚瘦素受體在海馬中是如何影響發(fā)育過程的。有幾個研究團隊還報告了在海馬腦區(qū)注射瘦素能改善認知并且有抗抑郁作用。

韋曼等人用瘦素處理僅出生一天的大鼠幼崽的海馬神經(jīng)元，發(fā)現(xiàn)瘦素能增加GABA能突觸的形成（GABAergic synaptogenesis）。為了研究這些GABA能突觸的功能，研究人員用瘦素處理大鼠和小鼠的腦切片，然后對海馬神經(jīng)元進行電生理記錄。研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過瘦素的處理之后，GABA能電流的頻率和振幅都有增加；當阻斷瘦素受體后，這種現(xiàn)象消失了——這表明瘦素增加了GABA突觸的數(shù)量和強度。

- Jasmijn Solange Evans -

隨后研究人員開始研究瘦素是如何發(fā)揮這些作用的，他們發(fā)現(xiàn)瘦素會增加突觸后神經(jīng)元的主要GABA受體和另一種叫做β-PIX*的蛋白質(zhì)之間的相互作用，這種蛋白質(zhì)能調(diào)節(jié)肌動蛋白的細胞骨架。研究者還發(fā)現(xiàn)β-PIX和瘦素受體可以形成一種復合物，它能促進體外培養(yǎng)的嚙齒動物神經(jīng)元在發(fā)育過程中的GABA能突觸形成。

*譯者注

β-PIX是一種多域蛋白，也被稱為Rho鳥嘌呤核苷酸交換因子7（ARHGEF7）。它起到信號支架蛋白和生物酶的作用。

雖然此前有人提出過瘦素能幫助神經(jīng)元生長和存活，韋曼說道，但“大家總在談論瘦素是一種調(diào)節(jié)進食的重要物質(zhì)，因此現(xiàn)在我們知道了瘦素在調(diào)節(jié)大腦模式和發(fā)展上起著重要作用，這一點著實令人驚訝。”

來自匹茲堡大學神經(jīng)科學家克萊爾·奇塔姆（Claire Cheetham）沒有參與這項研究，但她表示還有一個懸而未決的問題，那就是瘦素在成年動物大腦中是否也起著類似的作用——尤其是成年神經(jīng)發(fā)生中（成年后由神經(jīng)干細胞分裂出新神經(jīng)元的過程，一般在海馬腦區(qū)產(chǎn)生）；如果這一推論成立，那上述提到的與瘦素交互的分子是否也參與其中？

- Hiwow -

“在成年動物大腦中，GABA能突觸和GABA受體的激活調(diào)節(jié)著神經(jīng)元發(fā)育中的其它方面，尤其是興奮性突觸的發(fā)育。”韋曼說道。GABA是成年大腦中主要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，它降低突觸后神經(jīng)元的發(fā)放水平，但是對未成熟的神經(jīng)元的作用恰好相反（即興奮性作用）。由于瘦素在GABA能突觸形成中起到作用，所以發(fā)育期間瘦素的激素水平可能影響抑制性突觸和興奮性突觸的形成，以及下位認知*和情緒發(fā)展。“各種突觸活動之間的影響錯綜復雜。”韋曼指出，“如果沒有GABA的這種興奮作用，其他重要的神經(jīng)元發(fā)育步驟就不會發(fā)生。”

*譯者注

下位認知是指對具體的某一事物的認知，與之相對的上位認知是綜合的，概括的認知。

韋曼和他的同事們未來會研究這些和突觸形成相關的機制對孤獨癥（autism）、脆性X綜合征（Fragile X syndrome）、瑞特綜合癥（Rett syndrome）*的影響。“突觸發(fā)育和連接的缺陷是造成大多數(shù)神經(jīng)性疾病的主要原因之一。”韋曼解釋說，“（大腦的正常運轉(zhuǎn)）既需要正確數(shù)量的興奮性和抑制性突觸，又需要這些突觸出現(xiàn)在正確的目標神經(jīng)元上。”

*譯者注

（1）孤獨癥是一種發(fā)展障礙，其特征是社會交往和溝通障礙、興趣狹窄以及刻板重復的行為方式。父母通常在孩子出生后的前三年注意到這些跡象并且癥狀隨著年齡增長逐漸發(fā)展。（2）脆性X綜合癥是一種以輕度至中度智力障礙為特征的遺傳性疾病，男性患者多于女性患者。患病男性的智商平均低于55，而三分之二患病女性有智力障礙。身體特征可能包括窄臉、面中部發(fā)育差、前額突出、下頜前突和耳部特征改變（比如大耳）。男性患者在青春期發(fā)育后多數(shù)有睪丸增大，少數(shù)在青春期前表現(xiàn)為巨睪。大約三分之一的患者有孤獨癥的特征，如社會交往問題和語言遲緩。（3）瑞特綜合癥是一種通常發(fā)生在女童身上的遺傳性疾病，在出生6-18個月后開始顯現(xiàn)。癥狀包括語言、協(xié)調(diào)和重復動作方面的障礙。患病的人通常發(fā)育緩慢、行走困難、頭部較小。并發(fā)癥包括癲癇、脊柱側(cè)彎和睡眠問題。

作者：Abby Olena | 封面：EleniDebo

譯者：毛豆 | 校對：Orange Soda | 排版：文英

原文：

https://www.the-scientist.com/news-opinion/new-role-for-leptin-promoting-synapse-formation-in-rat-neurons-68782

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