華人女科學家Cell子刊代謝分子的第二功能

日期：2013-02-28 09:00:37

盡管胰島素信號通路和胰島素樣肽通常與糖尿病等疾病聯系在一起，來自哈佛大學的研究人員證實其在人體內發揮了另一種至關重要的作用：幫助調節學習和記憶。

在新研究中，除證實了胰島素樣肽在調控學習和記憶相關的神經元活性中發揮至關重要的作用之外，由哈佛大學有機體和進化生物學副教授張蕓（Yun Zhang，生物通音譯）領導的這一研究小組，還揭示了分子之間的相互作用可以微調學習發生的方式。這項工作發布在2月6日的《神經元》（Neuron）雜志上。

張蕓說：“人們總是只想到胰島素和糖尿病，然而許多的代謝綜合征都與某些類型的認知缺陷和行為障礙有關聯，例如抑郁癥和癡呆。這表明胰島素和胰島素樣肽有可能在神經功能中起重要作用，然而要確定這一潛在機制卻非常的困難，因為這些肽不需要通過突觸來發揮功能。

為了闡明這一機制，張蕓及同事轉而從線蟲（C. elegans）著手展開了研究。利用遺傳工具，研究人員對線蟲進行了改造，使其喪失生成個別胰島素樣復合物的能力。研究人員隨后對這些“突變”的線蟲進行測試，看它們是否能學會避免食用一種已知會感染線蟲的、特異類型的細菌。測試結果顯示，一些線蟲學會了避開細菌，而另一些則沒有，揭示了去除一種特異的胰島素樣化合物可以阻止線蟲的學習能力。

令研究人員感到驚訝的是，她們不僅發現了去除可導致動物喪失學習能力的分子，還發現了一些可以阻礙學習的肽。

張蕓說：“我們本沒有預料到，我們會從這些肽中發現正向和負向兩種調控子。為什么動物需要對學習進行這樣的雙向調控？一種可能是，學習取決于環境。有一些東西是你想學習的，例如，在這些實驗中線蟲想學會不吃這種類型感染性細菌。這是學習的正調控。但如果是為了生存，即便是壞食物，它們也需要吃下，這時它們需要一種途徑來抑制這種類型的學習。

更令張蕓和同事們感到驚訝的是，數據表明各種胰島素樣分子能夠彼此調控。

“包括人類在內的許多動物，具有多種胰島素樣分子，這些分子似乎能像網絡一樣發揮作用。每個分子在神經系統中有可能發揮著略有不同的作用，它們一起作用協調了與學習和記憶相關的信號。通過改變這些分子互作的方式，大腦能夠以多種不同的方式微調學習，”張蕓說。

展望未來，張蕓表示她希望能夠確定更多胰島素樣肽的特征，以此為途徑更好地了解各種分子的互作機制，以及它們影響學習和記憶神經回路的機制。

了解這些信號的運作機制，有一天可能會有助于為大量的認知障礙疾病，包括癡呆開發新治療。

“在哺乳動物，包括人類中，胰島素和胰島素樣肽信號通路高度保守。有一些初步的證據表明，在某些情況下胰島素治療能夠改善認知功能。這是一個原因使得我們相信如果我們了解這一機制，將有助于我們更好地理解胰島素信號在人類大腦中的運作，”張蕓說。