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Cell:科学家揭示血清素调节机体行为的精细化分子机制

来源:本站原创 2020-03-10 08:58

2020年3月10日 讯 /生物谷BIOON/ --在流行的经验中,关于血清素如何调节大脑的故事看起来似乎很简单,服用抗抑郁药物就能提高血清素水平,从而改善机体情绪,但目前神经科学们并不是非常清楚,在非常复杂的人类大脑中神经递质是如何影响大脑的回路和机体行为的,为了揭示血清素真实的工作机制,日前,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自麻省理工学院的科学家们通过研究对秀丽隐杆线虫进行研究揭示了血清素调节机体行为的分子机制。

图片来源:Steven Flavell Lab/ MIT Picower Institute

研究者Steven Flavell说道,尽管秀丽隐杆线虫很小、透明,且神经系统中仅有302个神经元但其却是研究血清素调节大脑状态的一种强大的模式动物;秀丽隐杆线虫和哺乳动物拥有相同的能释放和接收血清素的基本分子机器,但与哺乳动物不同的是,秀丽隐杆线虫的所有神经元和连接都能被精确绘制,而且科学家们还能对其每一个细胞施加强大的遗传控制,包括表达线虫五种不同血清素受体的细胞等;此外,研究人员还开发了一种创新性的成像系统,其能够实时对每个神经元中的钙离子活性进行成像,即使是在实验操作的条件下,线虫也能自由滑动和扭动。

从本质上来讲,研究人员几乎能够完全控制线虫的5-羟色胺系统(血清素系统,serotonergic system,SS),同时还能观察到其整个大脑每个神经元的真实反映,这或许就能给予线虫一定的能力(而这是哺乳动物所没有的)来搞清楚不同模式的血清素释放是如何刺激神经元上不同的受体,从而来调节不同的机体行为的。研究者Flavell说道,通过利用已经定义的血清素功能范式及先进的成像技术,研究人员就能分析血清素的释放是如何通过整个回路来激活不同类型受体,从而改变产生行为的大规模的活性模式。

2018年,研究者Flavell的实验室在Cell杂志上刊文揭示了,当给秀丽隐杆线虫开始喂食细菌时,名为NSM的神经元是如何感知并通过血清素向其它神经元发送信号,从而减缓线虫进食的速度;从那时开始,研究人员就开始研究如何通过操控NSM的血清素释放模式,来影响线虫的缓慢行为,同时研究者也开始阐明神经元上有哪些血清素受体在所发挥的效应中扮演着关键角色,比如通过遗传敲除单一的受体或多种受体来观察线虫机体会发生什么改变。

基于此前研究结果,后期研究人员将会深入研究绘制出血清素受体的哪些组合会介导血清素对机体行为的效应,同时鉴别出能改变整个大脑活性的神经元,并确定当线虫必须平衡让其厌恶的刺激与食欲线索时,血清素反应性神经回路和整个大脑活性是如何发生改变的,尽管前两组实验并未阐明大脑是如何部署血清素来调节机体行为的,但他们第三个目标将会阐明在复杂环境中这些动态学改变的机制是什么。

最后研究者Flavell说道,让我们不可思议的是,目前我们对于血清素信号相关的基础性问题依然知之甚少,解决了这些问题或有望帮助我们理解机体的血清素系统的功能和作用机制。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Jeffrey L. Rhoades, Jessica C. Nelson, Ijeoma Nwabudike, et al. ASICs Mediate Food Responses in an Enteric Serotonergic Neuron that Controls Foraging Behaviors, Cell (2018). DOI:10.1016/j.cell.2018.11.023

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