揭示胰岛素样激素在大脑可塑性中的关键作用

胰岛素样生长因子(IGF1/IGF2-cyan spheres)在突触可塑性期间从突触后隔室释放。为了了解IGF1和IGF2是如何促进记忆形成的，Tu等人开发了一种生物传感器，用于检测突触可塑性过程中IGF1受体的活性，突触可塑性是学习过程中加强神经元之间连接的细胞过程。他们在海马体中发现了一种区域特异性的自分泌信号机制，可以促进突触的生长和强度。破坏IGF信号会损害可塑性，这突出了胰岛素超家族在维持认知健康中的关键作用。

　　

马克斯普朗克研究所的科学家们发现了一种机制胰岛素激素超家族，特别是IGF1和IGF2，在突触可塑性过程中由神经元局部产生和释放，促进记忆形成和认知健康。这一突破可能会指导未来对抗认知衰退的研究阿尔茨海默氏症疾病。

胰岛素超家族激素，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)，不仅在调节血糖、代谢和生长方面起着至关重要的作用，而且在促进健康的大脑发育和功能，特别是学习和记忆方面也起着至关重要的作用。这些激素可以通过血液从肝脏进入大脑，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IGF1受体等受体结合，激活调节神经元生长和活动的信号。这种信号通路的中断会导致认知能力下降和阿尔茨海默病等疾病。

研究IGF1和IGF2在脑健康中的作用

为了了解IGF1和IGF2是如何促进大脑健康的，科学家们探索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。更具体地说，他们试图确定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联系并防止认知能力下降的细胞过程。

利用生物传感器检测IGF1受体活性

为了促进这一点，马克斯普朗克研究所的科学家们开发了一种生物传感器来检测IGF1受体何时活跃。这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。”

探讨IGF1和IGF2的产生和释放

为了研究这一假设，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。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。

研究结果的意义

通讯作者兼马克斯普朗克科学主任Ryohei 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。”

对未来研究的启示

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。

参考文献:Local autocrine plasticity signaling in single dendritic spines by insulin-like growth factors