糖影响大脑的“可塑性”，有助于学习、记忆和恢复

你能认出一个老朋友，却忘记昨天早餐吃了什么吗?我们的大脑不断地重新排列电路以保留信息，但这一过程背后的分子基础尚未得到很好的理解。新的研究表明，被称为糖胺聚糖的复合糖可能在小鼠大脑的“可塑性”中发挥重要作用，并可用于修复损伤后的神经连接。研究人员将于今天在2023年秋季美国癌症学会上公布他们的研究结果。

　　

你能认出多年未见的人，却忘记昨天早餐吃了什么吗?为了记住熟悉的面孔或学习新技能，我们的大脑不断地重新排列回路，但这一过程的分子基础还没有得到很好的理解。今天，科学家们报告说，被称为糖胺聚糖(GAGs)的复合糖分子上的硫酸盐基团会影响小鼠大脑的“可塑性”。确定GAGs的功能可以帮助我们了解人类记忆和学习的工作方式，并提供修复损伤后神经连接的方法。

研究人员将在今天的美国化学学会(ACS)秋季会议上展示他们的研究结果。ACS秋季2023是一个混合会议，将于8月13日至17日举行虚拟和面对面的会议，其中包括约12,000个关于广泛科学主题的演讲。

使水果、糖果或蛋糕变甜的糖实际上只是存在的多种糖的几种简单品种。当它们串在一起时，可以制造出各种各样的复合糖。然后通过连接其他化学结构(包括硫酸盐基团)形成GAGs。

“如果我们研究大脑中GAGs的化学成分，我们可以了解大脑的可塑性，并希望在未来，利用这些信息来恢复或增强与记忆有关的神经连接，”该项目的首席研究员Linda Hsieh-Wilson博士在会议上介绍了这项研究。

她解释说:“这些糖调节着许多蛋白质，它们的结构在发育和疾病过程中会发生变化。”

在大脑中，最常见的GAGs形式是硫酸软骨素，它存在于大脑许多细胞周围的细胞外基质中。硫酸软骨素还可以形成一种被称为“神经周围网”的结构，这种结构包裹着单个神经元，并稳定它们之间的突触连接。

改变GAGs功能的一种方法是通过硫酸化基序，或附加在糖链上的硫酸盐基团的模式。Hsieh-Wilson的团队对这些硫酸盐模式是如何改变的，以及它们如何调节神经可塑性和社会记忆等生物过程感兴趣。这也可能使研究人员有一天能够调节这些功能，作为中枢神经系统损伤、神经退行性疾病或精神疾病的潜在治疗方法。

当研究小组删除负责在小鼠硫酸软骨素上形成两种主要硫酸化模式的Chst11基因时，缺陷在它们的神经周围网络中形成。然而，在没有硫酸化基序的情况下，神经网络的数量实际上增加了，从而改变了神经元之间突触连接的类型。此外，这些小鼠无法认出它们之前接触过的小鼠，这表明这些模式影响了社会记忆。

有趣的是，这些网络可能比以前认为的更有活力——它们可能在童年和成年时期都发挥作用。当研究人员专门针对成年小鼠大脑中的Chst11时，他们发现对神经周围网络和社会记忆也有同样的影响。Hsieh-Wilson说:“这一结果表明，在青春期或成年期操纵这些网络，可能会潜在地重新连接或加强某些突触连接。”

在最近的其他实验中，研究小组想要了解GAGs及其硫酸化模式如何影响轴突再生，或神经元在损伤后自我重建的能力。研究人员现在正致力于识别结合特定硫酸基序的蛋白质受体。到目前为止，他们已经发现特定的基序导致这些受体聚集在细胞表面并抑制再生。这一过程可能被阻断，以创造促进轴突再生的工具或治疗方法。Hsieh-Wilson说，对这一过程有更多的了解，有朝一日可能有助于修复某些神经退行性疾病或中风造成的损伤。