Neuron：神经科学家展示大脑回路里胰岛素受体信号调节模式和功能

　　

在生物活体里展示突触和树突上的信号影响。

纽约州，冷泉港实验室(CSHL)，来自冷泉港实验的神经科学家组成的研究小组首次在活体动物体内展现脑内胰岛素受体如何发出信号调节神经回路结构和功能。

研究结果表明，这一类的受体不仅仅在脑部发育过程中起作用，还对胰岛素，以及感知机能和感知损伤的病理过程中都起重要的作用，感知损伤疾病比如阿尔茨海默病。

胰岛素受体存在于全身的细胞表面上，我们已经清楚了解胰岛素受体在代谢过程中糖代谢方面起关键的作用。当激素分子胰岛素与受体结合时，在细胞内部有复杂的信号级联放大，最终指导细胞接收胰岛素。

大脑对胰岛素不是没感觉的
尽管几年前，科学家在部分哺乳动物脑内观察到胰岛素受体的存在，但是大部分的科学家认为大脑对胰岛素是不敏感的，因为学术届一直认为脑细胞吸收葡萄糖是不需要有胰岛素或是胰岛素受体介入的。

但是，最近几年的研究发现其实大脑确实是胰岛素的靶器官，并且在细胞培养实验中神经细胞中的胰岛素受体发出的信号对神经回路的形成和发展有一定的影响。在冷泉港实验室医学博士Hollis Cline首次在活组织中展现这一过程以前，没有任何科研机构对此进行了研究展示，Hollis Cline的研究结果发表在《Neuron》上。

这些实验以非洲爪蛙的幼体蝌蚪为模型，展示胰岛素受体在神经回路中发起信号，调控突触功能，形成感觉信息，并能调节脑部回路的塑造过程。Cline博士说，自从脑回路需要胰岛素受体介入后，之后的功能实在有意思。

阻断受体
为了验证胰岛素受体在脑回路中的信号调节功能，冷泉港实验室研究小组使用两种不同的技术来阻断位于蝌蚪视通路神经元上的受体的功能。其中的一种方法是，从遗传上进行基因改造降低受体的表达水平，另外一种方法是，不从基因水平操作，但是阻止它们在细胞内的信号级联放大过程。

Cline博士说，蝌蚪是研究这些功能的最佳生物模型。其中一部分原因是，蝌蚪拥有半透明的身体，这方便我们观察在身体表面对受体进行改造后将会对单个神经产生什么样的影响。

Cline博士说，当胰岛素受体功能被阻断后，蝌蚪视通路上与脑部连接的区域顶盖区域对光线的刺激反应十分弱。顶盖区是脑部的一个区域，这里的脑细胞可发出视觉信号。我们的研究结果显示，胰岛素受体在这些回路中起关键的作用，在胰岛素受体缺陷的动物模型上动物的视觉反应大大削弱。

应用树突分支微速影像
研究小组继续进行其他的实验，结果发现两个惊人的结论。其中一个是，在大脑回路中，胰岛素受体信号发送与突触密度有关联，或是与神经元-神经元结合点有关。更多的研究发现，胰岛素受体可维持突触的密度，一旦胰岛素受体被去除或是失去活性，突触密度就会降低。

研究小组获得了这些树突形成过程的影像，这些像谜一样具有分支结构的物质接收来自神经元的化学信号。另一方面，他们还发现一旦胰岛素受体在神经元内发挥作用发送信号，树突的生长强度就增大，尤其在有视觉刺激的时候。

在研究中发现突触密度受影响，研究人员还发现在视觉信息传递中，胰岛素受体发送的信号能调节脑回路的形状和功能。另外，受体在感觉信息的过程中也能调节脑回路。

与疾病的关联
研究的结果揭示，胰岛素受体在不仅在早期生命过程中对脑发育起关键作用，还在生命后期对疾病的进程起关键作用。严重的糖尿病患者记忆衰退，认知障碍这些症状可能与胰岛素受体在脑部的信号中断有关，这将导致突触连接失效，脑部回路不能正常工作。

Cline博士说，另外，其他的研究者发现胰岛素受体信号减弱与阿尔茨海默病有关联。冷泉港实验室的研究小组提出一个问题，也许阿尔茨海默病的记忆减退和学习能力下降都与突触密度降低有关，而突触密度降低可能是由胰岛素受体信号减弱所导致。我们经过很长时间才了解这些机制，但是这些研究结果指导我们将来的研究方向。

研究人员在6月11号的《Neuron》上发表了以“活体实验证明胰岛素受体信号调节突触数量，树突造型和回路功能”题的文章。作者包括，Shu-Ling Chiu, Chih-Ming Chen 和 Hollis T. Cline。可在以下网址获得全文信息：http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2008.04.014。
冷泉港实验室是私人的、非营利的研究教育结构，主要从事分子生物和遗传学的研究，研究目的是为了提高癌症、神经学疾病以及其他严重疾病的诊断和治疗水平。

获得更多信息请访问：www.cshl.edu

原文标题：Neuroscientists Show Insulin Receptor Signaling Regulates Structure and Function of Brain Circuits
（生物通 张欢）