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腦細(xì)胞如何決定何時“吞入”外界物質(zhì)，一直是神經(jīng)科學(xué)的重要問題。美國賓夕法尼亞州立大學(xué)研究團(tuán)隊最新發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元表面下方一種名為膜相關(guān)周期性骨架（MPS）的晶格狀結(jié)構(gòu)，可能充當(dāng)內(nèi)吞作用的關(guān)鍵“守門人”，通過物理方式調(diào)控營養(yǎng)與信號分子的進(jìn)入。這一發(fā)現(xiàn)為理解阿爾茨海默病和帕金森病等神經(jīng)退行性疾病發(fā)生機制提供了新線索。相關(guān)成果發(fā)表于最新一期《科學(xué)進(jìn)展》。

神經(jīng)元會持續(xù)從細(xì)胞外液中吸收信號分子、營養(yǎng)物質(zhì)甚至自身膜片段，這一機制對學(xué)習(xí)、記憶及細(xì)胞維持至關(guān)重要。當(dāng)內(nèi)吞失調(diào)時，大腦中可能出現(xiàn)異常蛋白聚集，這是神經(jīng)退行性疾病的典型特征。

2013年，同一研究團(tuán)隊首次發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)元內(nèi)部的MPS這一骨架結(jié)構(gòu)。本次研究利用超分辨率顯微成像技術(shù)，對培養(yǎng)皿中的神經(jīng)元進(jìn)行納米尺度觀察發(fā)現(xiàn)，MPS比此前認(rèn)為的更活躍，就像“交通控制系統(tǒng)”，對幾乎所有主要形式的內(nèi)吞作用進(jìn)行調(diào)控。

實驗結(jié)果顯示，一旦MPS被破壞，細(xì)胞吸收物質(zhì)的速度顯著加快，說明該結(jié)構(gòu)在正常情況下能起到“剎車”作用，限制內(nèi)吞發(fā)生。令研究人員驚訝的是，MPS還能發(fā)生自我解體。當(dāng)內(nèi)吞活動增強時，會觸發(fā)分子信號，使相關(guān)蛋白切割部分骨架結(jié)構(gòu)，從而打開更多通道，形成促進(jìn)內(nèi)吞的正反饋循環(huán)。

團(tuán)隊進(jìn)一步構(gòu)建了模擬阿爾茨海默病早期狀態(tài)的細(xì)胞模型，讓神經(jīng)元產(chǎn)生額外的淀粉樣前體蛋白（APP）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，MPS結(jié)構(gòu)降解會加速APP進(jìn)入細(xì)胞，并進(jìn)一步被切割成具有神經(jīng)毒性的β-淀粉樣蛋白42。隨著MPS減弱，毒性分子積累增加，細(xì)胞死亡相關(guān)指標(biāo)明顯升高。

團(tuán)隊認(rèn)為，MPS可能作為神經(jīng)保護(hù)屏障，通過限制毒性蛋白攝入維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。在衰老和神經(jīng)退行性疾病中，該結(jié)構(gòu)破壞可能觸發(fā)淀粉樣蛋白增加與結(jié)構(gòu)退化的惡性循環(huán)，穩(wěn)定MPS或成為延緩疾病早期進(jìn)展的新策略。