治疗失智症病变有解 中研院解开神经细胞突触病变机制
中研院分子生物所研究员薛一苹日前发表脑细胞最新研究成果,证实若增加蛋白质合成,对神经细胞突触之数量具有决定性的影响。由于突触是神经细胞互相接触并传递讯息的关键组织结构,其数量、大小和活性影响脑神经功能甚钜,这项发现解开与神经细胞突触相关病变的重要致病机制,未来在治疗失智症、渐冻症、自闭症等神经细胞病变,可提供一项简单、安全且有效的医疗策略参考方案,研究论文也在17日发表于国际专业期刊《自然通讯》(Nature Communications)。
中研院表示,研究团队早在2011年就已经证实细胞内的「缬络胺酸蛋白质」(valosin-containing protein)与其它蛋白质的结合,可以控制突触的形成;「缬络胺酸蛋白质」突变会导致失智症、渐冻症及自闭症。然而该蛋白质参与许多细胞的其它反应,当时尚无法确知其核心机制。
研究团队在众多的「缬络胺酸蛋白质」功能中,发现影响突触最关键的功能是「内质网」的形成;「内质网」是遍布整个细胞的膜状细网,负责生成蛋白质供细胞使用。研究发现,当「缬络胺酸蛋白质」突变或表现量减少时,「内质网」及所附着的核糖体会明显减少,导致蛋白质合成减少,引发突触的减少及活性低落。
因此,研究团队建立「内质网形成-蛋白质合成」的模式,希望能更详细解释「缬络胺酸蛋白质」控制突触形成,经过不断实验,终于验证此模式,并发现,一、除了「缬络胺酸蛋白质」可影响蛋白质合成和突触数量之外,另外还有两个控制「内质网」的基因也具有相同的功能,其中一个基因是遗传性痉挛截瘫(即遗传性下半身麻痹)的致病基因。二、利用特定的胺基酸「白胺酸」即可促进蛋白质的合成,增进神经细胞突触之数量。
▲薛一苹论文图。
研究团队解释,当细胞侦测到大量游离的「白胺酸」时,会认为有足够的胺基酸,因而下令促进蛋白质合成。因此利用此一内生性的机制,只要简单地增加「白胺酸」的浓度,即可促进蛋白质合成。
该研究成果不仅揭露先前未知的神经病变机制,最重要的是同时说明某些特定的突触缺陷,亦能够被有效地修补,未来对于失智症、渐冻症、自闭症、遗传性痉挛截瘫等神经细胞突触病变相关病症,将可提供一项更简单、安全且有效的医疗策略参考方案。
该研究论文仅有两位作者,第一作者为国防医学院生命科学研究所暨中研院国际生研究生学程(TIGP)博士生石育慈女士,研究经费则获中研院与科技部支持。
▲石育慈(左)、薛一苹(右)。