一种免疫系统与神经系统公用的蛋白

　　

生物通报道：一种被认为只在免疫系统中发挥作用的蛋白，揭示了神经科学一大谜团：幼年动物高度可塑的大脑是怎样定型成为一种具有相对稳定神经元连接的成年大脑的。8月17日《Science Express》一篇文章中，哈佛大学医学院研究人员说：缺乏免疫系统蛋白——一对免疫球蛋白样受体-B （paired-immunoglobulin like receptor-B，PirB，生物通编者译）的成年小鼠，保持了其幼年时期大脑的可塑性，推断PirB对大脑可塑性有抑制作用。

 

有意思的是，缺乏PirB的未成熟小鼠大脑相比被注射PirB蛋白的未成熟小鼠大脑具有更高的可塑性。综合研究结果对大脑的研究和治疗有重要意义。实验小组带头人、哈佛大学神经生物学教授Josh Syken说：“我们关于缺乏PirB的成熟小鼠的研究显示，任何年龄段，甚至是回路转型关键期都有活跃的分子机制限制突触的可塑性（synaptic plasticity）。”

 

疾病和外伤破坏的促进大脑连接的途径可能就是以PirB为靶标的。Syken说：“这些暗示可能会引起发育神经科学领域之外人士的广泛关注，因为抗神经可塑的分子和机制也许有助于在脊髓损伤、头部损伤或者中风的治疗过程中，使受损连接重建。”

 

可塑性指大脑回路根据经验依赖的神经元活动作出的反应，严重受限于大脑发育的关键期。David Hubel 和 Torsten Weisel在他们获得Nobel的经典实验中发现，大脑视觉皮质（visual areas）在生长早期的离散阶段能够对来源于环境的信息作出反应，此阶段过后即不会发生变化。研究人员已成功鉴别出促进此可塑性的关键蛋白，但是关于这些蛋白稳定神经连接的机制还不是很清楚。

 

若干年前，Shatz及其同事得到了一项重大发现：通过神经活动确切地说是正常的突触可塑性，能使神经元开启MHC Class I基因。MHC Class I蛋白在免疫系统中的功能是通过与免疫细胞上的大量受体相互作用指导免疫细胞对抗原进行攻击。Syken和Shatz等希望探知是否这些受体也能在神经元表达，是否参与MHC Class I蛋白介导的突触重塑。利用原位杂交法（situ hybridization），他们发现MHC Class I受体PirB，在各个年龄段的脑细胞广泛存在。为了观察PirB怎样发挥功能，他们设计出PirB基因敲除小鼠（这些小鼠与野生型小鼠表型相同）并将研究重点放在视皮层（visual cortex）。

 

在先前进行的缝合（或者摘除）一只眼的动物模型研究中，Hubel 和 Weisel发现由负责剩余眼的是视皮层到摘除眼的是皮层的放射，并且这种移转只发生在发育早期的特定阶段。Syken及其同事缝合成熟的PirB基因敲除小鼠（同时设立对照组）的一只眼若干天，将未被缝合的一只眼暴露于日光，利用活跃敏感基因（activity-sensitive gene）——Arc为标记，观察皮层中被激活的神经元。研究发现，成熟的突变小鼠大脑未被缝合的一只眼所对应的视皮层发达，说明此皮层区建立了新的连接。在幼年小鼠的重复试验发现一些出乎意料的结果——甚至在未成熟阶段，可塑性也可以被加强。

 

Syken 说：“也许还有其它因素也会抑制特定阶段后的可塑性，但是我们相信PirB是第一个被发现抑制特定阶段后可塑性的蛋白。提示我们大脑中确实存在抗突触可塑性的机制，神经系统和免疫系统不仅仅是普通的分子机制并列关系。MHC Class I神经元受体的发现为研究这类分子家族免疫系统以外的更多功能开辟了一块全新的领域。”（生物通记者 子元）