胰岛素样激素对大脑可塑性至关重要

　　

马克斯普朗克佛罗里达神经科学研究所的研究已经确定了一种机制，通过这种机制，胰岛素样生长因子促进了大脑的可塑性。

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)在内的胰岛素超家族激素，不仅在调节血糖、代谢和生长方面起着至关重要的作用，而且在健康的大脑发育和功能，包括学习和记忆方面也起着至关重要的作用。这些激素可以从肝脏通过血液进入大脑，也可以直接在大脑内的神经元和神经胶质细胞中合成。它们与包括igf1受体在内的受体结合，激活调节神经元生长和活动的信号。这种信号通路的破坏与认知能力下降和阿尔茨海默病等疾病有关。

为了了解IGF1和IGF2是如何促进大脑健康的，科学家们研究了海马体中这一信号通路的激活，海马体是大脑中对学习和记忆至关重要的区域。具体来说，他们想要探索IGF信号在突触可塑性过程中是否活跃，突触可塑性是在记忆形成过程中加强神经元之间连接并防止认知能力下降的细胞过程。

为了做到这一点，马克斯普朗克的科学家们开发了一种生物传感器，可以检测到igf1受体何时活跃，从而使他们能够可视化与可塑性有关的信号通路的活动。当突触处于可塑性时，科学家们观察到igf1受体在强化突触和附近的突触中被强烈激活。这种受体的激活对突触生长和可塑性期间的加强至关重要。然而，激活受体的IGF从何而来尚不清楚。

然而，该科学出版物的首席研究员和第一作者Xun Tu博士描述了如何能够在可塑性期间可视化受体激活，从而为他们提供了线索。她解释说:“igf受体的激活位于突触可塑性附近的事实表明，IGF1或IGF2可能是在海马神经元中产生的，并在可塑性期间局部释放。”

为了探索这一假设，科学家们测试了IGF1和IGF2是否能从海马神经元中产生和释放。有趣的是，他们发现IGF1和IGF2的产生存在区域特异性差异。海马中的一组神经元CA1神经元产生IGF1;另一组，CA3神经元，产生IGF2(见图)。当CA1或CA3神经元以模仿突触可塑性的方式被激活时，IGF被释放。重要的是，当科学家们破坏神经元产生IGF的能力时，igf1受体在可塑性和突触生长和强化过程中的激活被阻断。

该出版物的资深作者，马克斯普朗克科学主任，Ryyohei Yasuda博士总结了这些发现。“这项工作揭示了神经元中局部的自分泌机制，这对大脑的可塑性至关重要。当突触发生可塑性时，IGF在局部释放，激活同一神经元上的igf1受体。破坏这一机制会损害可塑性，凸显其在维持认知健康方面的关键作用。”

这一新机制的发现揭示了记忆是如何在大脑中编码的，并强调了进一步研究大脑中胰岛素超家族激素的重要性。科学家们希望，通过了解IGF激素促进大脑可塑性的机制，将有助于研究针对这一信号通路是否可以预防认知能力下降和对抗阿尔茨海默氏症等疾病。

文章标题

Local autocrine plasticity signaling in single dendritic spines by insulin-like growth factors.