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神经递质的种类并非先天决定的

来源:生物通 2006-12-26 09:23

        加州大学圣地亚哥分校生物学家最近发现,神经元之间进行通信的化学“语言”依赖于处于发育过程中的神经系统的电活动形式,对神经活动进行修饰也许是治疗脑疾的一种候选手段。研究结果刊登于本周电子版《PNAS》。

        与主流观点相反,生物学家发现神经递质(神经细胞之间进行交流的化学语言)和受体(接受并与神经递质发生反应的蛋白)并不特定于严格的遗传命运。发育过程中神经活动的改变,决定了神经细胞用于交流的“母语”。

        “大多数认知疾病,如抑郁症、精神分裂症和帕金森氏症,都与神经递质或者神经递质受体出现问题有关,”文章高级作者、生物学教授Nicholas  Spitzer说,“更改成年人大脑的电活动,会改变神经递质和受体,与我们在发育过程中的青蛙神经系统观察到的类似,为治疗这些疾病提供了希望。”

        包括青蛙和人类在内的脊椎动物,神经通过释放神经递质乙酰胆碱与肌肉进行交流。Spitzer和Laura  Borodinsky希望知道遗传机制是否是决定乙酰胆碱作为神经与肌肉交流信号的唯一原因,是否其它因素也发挥作用。

        研究人员利用药物提高、降低蛙胚来源的神经细胞的电活动。电活动的改变引起了神经细胞产生的神经递质的同一性发生改变。如果肌肉只是持续产生乙酰胆碱受体,神经使用的新语言将不会被检测到。

        Spitzer和Borodinsky对肌肉细胞的神经递质受体的改变也进行了观察。他们发现与成熟肌细胞不同的是,发育早期出现的肌肉细胞除了产生乙酰胆碱受体外,确实产生多种受体。在早期活动不稳定期间,肌细胞上的神经递质受体受神经细胞产生的神经递质调配。

        Borodinsky说:“我们发现,发育过程中的肌细胞表达多种不同类型的神经递质受体……脊椎动物神经肌肉连接处已被研究的很透彻,很久以前即证实乙酰胆碱是此处的唯一神经递质……但一些研究发育的人可能会被成年动物的(神经)工作机理误导。已经有好多现象提示我们,不要忘记最初事件。”Borodinsky目前是加州大学戴维斯医学院生理学副教授。

        研究结果显示,发育过程中神经和肌肉之间的交流是可变动的,遗传机制没有指定乙酰胆碱作为交流的唯一语言。乙酰胆碱是神经细胞使用的几种语言中的一种,同样肌肉细胞也有认知几种语言的潜力。发育过程中,神经细胞电活动的水平决定了神经递质的种类。“使用多种受体看起来是种浪费,需要砍去不必要的受体,”Spitzer解释说,“但是它有助于有机体适应环境。”

        研究人员不确定成年人大脑是否保持了相似的变动性,但是与脑的电刺激有关的实验设备已经应用于其他的临床实践中。如果电刺激对治疗有效,弄清它工作的机制将帮助研究人员寻找刺激脑部的方法和地点。

        研究受到美国国立卫生研究院和美国国家自然科学基金会资助。
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