Sci Adv：胰岛素样激素对于机体大脑可塑性非常重要

胰岛素肽类超家族（insulin superfamily of peptides）对于机体的平衡、神经元可塑性、学习和记忆能力至关重要。近日，一篇发表在国际杂志Science Advances上题为“Local autocrine plasticity signaling in single dendritic spines by insulin-like growth factors”的研究报告中，来自马普研究所等机构的科学家们通过研究识别出了胰岛素样生长因子促进机体大脑可塑性的新型分子机制。

包括胰岛素、胰岛素样生长因子1（IGF1）和胰岛素样生长因子2（IGF2）在内的胰岛素激素超家族（insulin superfamily of hormones）不仅在调节机体血糖、代谢和生长上扮演着重要角色，还在机体健康的大脑发育和功能（学习和记忆）维持中发挥着重要作用。这些激素能从肝脏通过血液进入大脑，且能在大脑的神经元和胶质细胞中被直接合成，其能与包括IGF1受体等受体结合，从而激活调节神经元生长和活性的信号，而这种信号通路的破坏往往参与到了机体认知功能的下降和诸如阿尔兹海默病等疾病的发生过程中。

为了理解IGF1和IGF2促进大脑健康的分子机制，科学家们调查了海马体中这种信号通路的激活机制，海马体是对于机体学习和记忆非常重要的大脑区域，具体而言，研究人员想深入研究是否IGF信号在突触可塑性过程中保持活跃，而突触可塑性是在机体记忆形成过程中加强神经元之间连接并保护机体抵御认知功能下降的细胞过程。

为了做到这一点，研究人员开发了一种特殊的生物传感器，其能检测到IGF1受体何时处于活跃状态，从而促使他们能够度参与突触可塑性过程的信号通路的活性进行可视化分析，当突触处于可塑性状态下时，研究人员就能观察到IGF1受体在加强突触和附近突触的过程中被强烈激活，这种受体激活对于突触的生长和可塑性期间的加强尤为重要，然而，目前研究人员尚不清楚激活这种受体的IGF从何而来。文章中，研究者Xun Tu等人描述了如何能在可塑性期间更好地对受体激活进行可视化分析，实际上，IGF受体的激活位于处于可塑性的突触附近，这就表明，IGF1和IGF2或许是在海马体的神经元中产生并且在可塑性期间进行局部释放的。

胰岛素样激素对于机体大脑可塑性非常重要。

图片来源：Science Advances (2023). DOI:10.1126/sciadv.adg0666

为了探索这一假设，研究人员检测了是否IGF1和IGF2能在海马体的神经元中产生并被释放，有意思的是，研究者发现了IGF1和IGF2产生过程中所存在的区域特异性差异，海马体中一组名为CA1的神经元能产生IGF1，而名为CA3的神经元则能产生IGF2；当CA1或CA3神经元能以一种模仿突触可塑性的方式被激活时，IGF就会被释放。重要的是，当科学家们阻断神经元产生IGF的能力时，IGF1受体在可塑性和突触生长以及增强过程中的激活就会被阻断。

研究者Ryohei Yasuda博士说道，这项研究揭示了神经元中一种局部的自分泌机制对于大脑可塑性非常重要，当突触经历可塑性时，IGF就会被局部释放从而激活相同神经元中的IGF1受体，而阻断这一机制或许就会损伤可塑性，这就强调了该机制在维持机体认知功能健康方面的关键作用。对这一机制的发现揭示了大脑中的记忆是如何被编码的，并强调了进一步研究大脑中胰岛素激素超家族的重要性；科学家们希望，通过理解IGF激素促进大脑可塑性的机制或能帮助深入阐明是否靶向作用这种信号通路就能预防机体的认知功能下降并帮助抵御诸如阿尔兹海默病等人类疾病。

综上，本文研究结果揭示了IGF1和IGF2在海马体可塑性上的细胞类型特异性角色，以及椎体神经元（pyramidal neurons）中IGF肽类合成和自分泌信号所介导的可塑性机制。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

XUN TU,ANANT JAIN,PAULA PARRA BUENO, et al. Local autocrine plasticity signaling in single dendritic spines by insulin-like growth factors, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adg0666