神经肽：大脑中记忆的关键信使

原创 Salk Institute 酷炫脑

Via：Pixabay

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作者 | Salk Institute

翻译 | 杜雅兴

审校 | 酷炫脑

美工 | Jenny

编辑 | 加薪

新研究揭示，危险回路依赖神经肽而非神经递质作为其主要信使，并且有多种神经肽参与这一过程，这一发现有益于更有效的止痛药或治疗焦虑症和创伤后应激障碍（PTSD）等与恐惧相关疾病新疗法的开发

当你不小心碰到铸铁平底锅的烫手把手时，疼痛和危险的感觉会瞬间涌来。感觉信号从你手指上的疼痛感受器出发，沿着脊髓上行，进入脑干。在那里，一组特殊的神经元会将疼痛信号传递到大脑的一个更高级的区域——杏仁核，从而触发你的情绪恐惧反应，帮助你记住以后要避免烫平底锅。

将疼痛转化为威胁记忆的过程非常迅速，科学家们认为它必须由被称为神经递质的快速起作用的分子来调节。但当萨尔克研究所（Salk Institute）的研究人员研究被称为神经肽的大分子的作用时，他们发现这些分子是这一恐惧回路的主要信使。

神经肽在大脑通讯中起着重要作用，但由于科学家们没有适当的工具在活体动物中研究它们，具体细节一直不清楚。为了确定神经肽在这一电路中的作用，萨尔克团队创建了两种新的工具，终于使科学家能够观察和操纵活老鼠大脑中的神经肽释放。

这项于2024年7月22日在《细胞》(Cell）上发表的新研究揭示，危险回路依赖神经肽而非神经递质作为其主要信使，并且有多种神经肽参与这一过程。他们的发现可能导致更有效的止痛药或治疗焦虑症和创伤后应激障碍（PTSD）等与恐惧相关疾病的新疗法的开发。

该研究的主要作者、萨尔克研究所的助理教授兼先锋基金发展主席Sung Han说：“关于神经肽，我们还有很多东西需要去发现，但幸运的是，在萨尔克研究所，我们有诺贝尔奖得主Roger Guillemin的工作遗产，可以凸显它们的重要性并鼓励我们的发现。为此，我们开发了两种基因编码工具，用于监测和抑制神经肽从神经末梢的释放。我们相信这些新工具将显著推进神经肽研究领域，而我们发现它们在恐惧处理中的作用仅仅是个开始。”

神经肽

为了处理和对环境中的事物做出反应，信息必须在我们的身体和大脑中传递。这些信号由神经元发送和接收，神经元形成有组织的电路，引导信息流向所需的方向。神经元通过发送和接收神经递质和神经肽等分子相互交流。

神经肽通常被认为是神经调节剂，有助于调节主要神经递质的作用。然而，像 Roger Guillemin 这样的先驱者提出，神经肽本身也可以作为主要的传递者。但由于缺乏观察和操纵行为动物中神经肽释放的工具，这一概念尚未得到严格地检验。萨克团队着手研究神经肽，目的是开发新的工具，更好地理解它们在脑电路中的作用。

为了专门针对神经肽，Han的团队利用了它们的一个独特特性——神经递质被包装在称为突触小泡的小球体中，而神经肽则被包装在大的密集核心小泡中。通过工程化生化工具来靶向这些大小泡，他们创建了神经肽传感器和抑制工具。研究人员用蛋白质给大的致密核心囊泡贴上标签，当这些囊泡从神经末梢释放时，蛋白质就会发光，使研究人员能够实时观察神经肽的释放情况。这种抑制器会特异性地降解大的致密核心囊泡中的神经肽，从而揭示出神经肽缺失时大脑中发生的情况。

该研究的第一作者、韩实验室的博士后研究员Dong-Il Kim说：“我们创造了一种全新的方法，可以在活体动物的大脑中追踪神经肽的运动和功能。这些工具将有助于我们进一步了解大脑的神经肽回路，使神经科学家能够探索以前难以解决的问题。”

研究人员使用他们新开发的神经肽传感器和抑制器，以及现有的谷氨酸（大脑中最丰富的神经递质）传感器和抑制器，观察活体小鼠在经历轻微刺激时（足以刺激恐惧回路的刺激）神经肽和谷氨酸的行为。他们发现，只有神经肽而不是谷氨酸在刺激期间被释放。此外，抑制神经肽的释放能够减少小鼠的恐惧行为，但抑制谷氨酸则没有效果。

让Han感到惊讶和高兴的是，这个脑干恐惧回路主要依赖神经肽作为其主要的信使分子，而不是谷氨酸。此外，他们的发现支持他们对PACAP（一种调节惊恐障碍的神经肽）的持续研究。

Han说：“这些新工具和发现是更好神经药物开发的重要一步，我们发现多种神经肽被包装在一个小泡中，并在疼痛刺激下同时释放以在该恐惧回路中发挥作用，这让我们想到，‘这可能是为什么一些只靶向单一神经肽的药物在临床试验中失败的原因。’有了这一新信息，我们可以提供洞见，开发靶向多个神经肽受体的新药，这可能成为更好的止痛药或帮助治疗与恐惧相关的疾病，如PTSD。”

凭借他们的新神经肽工具箱，团队将很快开始探索其他脑电路和过程。对其他脑区神经肽信号的未来洞察，以及针对多个神经肽的必要新发现，应该会激励开发更有效的药物，以治疗多种神经系统疾病。

神经递质的传递和功能

参考文献（点击滑动查看）

1.Dong-Il Kim, Sekun Park, Seahyung Park, Mao Ye, Jane Y. Chen, Sukjae J. Kang, Jinho Jhang, Avery C. Hunker, Larry S. Zweifel, Kathleen M. Caron, Joan M. Vaughan, Alan Saghatelian, Richard D. Palmiter, Sung Han. Presynaptic sensor and silencer of peptidergic transmission reveal neuropeptides as primary transmitters in pontine fear circuit. Cell, 2024; DOI: 10.1016/j.cell.2024.06.035