似乎自噬保护了我们大脑中的神经元,但显然其原因与之前假设的完全不同,正如来自莱布尼茨-莫莱古拉药物学研究所(FMP)和柏林Charite的研究人员现在所证明的那样。当科学家们使用基因技巧关闭自噬介导的“细胞废物处理”,而不是像预期的那样检测蛋白质沉积时,他们发现内质网水平升高,内质网是一个由膜囊组成的系统,在其他功能中起着钙存储的作用。这导致神经递质释放升高,并最终导致致命的神经过度兴奋。这些全新的发现已经发表在著名的《神经元》杂志上。
自噬在维持健康细胞中起着关键作用,例如通过所谓的自噬体降解和回收受损的蛋白质分子或完整的细胞器,
杏耀平台总代 ,如有缺陷的线粒体。这种清理机制对大脑中的神经元尤为重要,因为自噬可以清除蛋白质聚集物,比如发生在神经退行性疾病中的蛋白质。自噬的神经保护作用已被模型生物的大量实验证实。
然而,造成这种保护效果的原因可能与之前假定的不同。通过研究自噬在年轻健康小鼠中枢神经系统中的作用,来自莱布尼兹-莫拉克药学院(FMP)的沃尔克·豪克教授和他的研究小组现在有了全新的见解。
利用遗传技术,研究人员首先关闭了一个必需的自噬基因,然后使用蛋白质组学分析神经蛋白水平。先前假设主要通过自噬降解的蛋白质在神经元中根本没有富集-尽管这是可以预期的,如果它们的降解是通过自噬发生的。
这项研究的主要作者Marijn Kuijpers说:“这完全出乎我们的意料,但更让我们吃惊的是我们在神经元中发现的东西。”
与预期的自噬底物不同,研究人员在神经元轴突中发现了异常大的内质网。这些存在于所有细胞中的膜囊和小管的功能之一是在细胞内为钙提供一个大的储存空间。钙的调节反过来对中枢神经系统的兴奋性传递至关重要:当神经元相互交流时,突触上的钙通道打开,导致细胞外的钙流入突触,并从突触囊泡释放神经递质(神经元信使)。然后钙可以被从神经元中泵出或进入内质网,在那里它也可以根据需要被重新释放。
当自噬被关闭时,内质网的钙存储被破坏。研究人员发现,杏耀开帐号内质网的钙缓冲功能不再正常工作,导致轴突和突触的钙水平升高。这反过来促进了兴奋性递质谷氨酸的释放,从而导致永久性的神经元过度活跃。
问题在于兴奋性神经递质释放过多
到目前为止,人们认为自噬越少,释放的传递分子就越少。我们现在已经证明了完全相反的情况,”博士后研究员Marijn Kuijpers在评论她的研究结果时说。“问题在于释放的神经递质太多,而不是太少。结果,神经元变得不那么具有可塑性,我们怀疑它们最终会因为过度兴奋而死亡,”Charite的教授Dietmar Schmitz补充道,他的团队参与了这项研究。
由于这项研究是用年轻动物的健康神经元进行的,因此它并不排除病理条件下的自噬的额外功能,例如在阿尔茨海默氏症中。也就是说,这项研究对于我们对自噬生理学的基本理解是非常重要的。
“综合考虑,我们的发现使我们对中枢神经系统自噬的理解建立在一个新的基础上,”小组组长沃尔克·豪克教授说。例如,这个新信息可以解释,为什么随着年龄增长,自噬能力下降,学习变得更加困难。“让已经过度激活的突触升高是不可能的;它已经达到了它的极限,因此,杏耀注册帐号几乎不能通过塑料加固——这是学习的基本要求。”
用这种新的理解来探究关键问题的触发点
然而,触发神经元自噬的关键问题仍然是未知的。虽然营养物质的可用性对身体的其他细胞有调节作用——禁食已被证明刺激细胞废物的处理——但目前还不知道会触发中枢神经系统的自噬。
豪克教授强调说:“如果我们知道是什么在神经元中产生了或多或少的自噬,我们就能够在某种程度上进行治疗干预。”“我们现在渴望更多地了解这个至关重要的问题,我们目前的研究为这一努力提供了一个良好的起点。”