【波士顿华人双语网综合报道】犹他大学乔金森（Jorgensen）生物实验室和德国生物学家合作，本月在国际知名学术期刊《自然》上发表了题为“Ultrafast endocytosis at mouse hippocampal synapses”的论文。这篇论文描述了该实验室对神经细胞通过小囊泡相互传递神经信号的最新研究成果，对于人类理解大脑神经细胞的机制，以及对研究失忆症和阿尔茨海默症等疾病的起因等将产生深远影响。
上图：乔金森教授（左）和论文第一作者Shigeki Watanabe（来自犹他大学网站）。
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这项研究对神经细胞循环利用这些囊泡的新机制有突破性的发现，这种新机制比以前科学家们的理解要快很多。在实验中，小白鼠脑细胞释放神经信号时，研究人员将其快速冷冻，并通过电镜对脑细胞成像。他们发现，小囊泡将神经递质释放到神经元之间的空隙（突触）后，只需十分之一秒就能被回收形成新的囊泡。
这篇论文的第一作者Shigeki Watanabe博士指出在一个脑细胞中，用于传递化学信号的囊泡数量在在300到400个之间，每秒都有数百个囊泡在释放神经递质。超快内吞是囊泡回收最普遍的途径，不过该研究并没有否定此前所提出的另外两种机制：Kiss-and-run 内吞、和网格蛋白介导的内吞。 |
犹他大学教授乔金森（Erik Jorgensen）表示如果没有这样的回收措施，哺乳动物就无法实现连续的思考和行动。“这一过程也可以保护神经元，防止ALS和阿尔茨海默症等神经退行性疾病。因此，理解这一过程可以帮助人们开发相应的治疗方式。”
为了观察到小囊泡的活动，犹他大学研究人员采取了巧妙的方法。首先，他们对小鼠海马体的脑细胞进行基因工程改造，海马体常被用于研究记忆的形成。这些脑细胞中添加了藻类基因，使神经元产生一种“离子通道”，该通道可作为光激活的开关。随后他们将脑细胞放入超低温的高压小室。
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对这些小鼠脑细胞闪烁蓝光，会使它们开始释放神经递质，此时研究人员再用液氮将其冷冻。为了在整个过程中捕捉神经元的快速活动，冷冻时间分别是蓝光闪烁后的15毫秒、30毫秒、100毫秒、1秒、3秒、10秒。该方法成功捕捉到了细胞内的所有运动，甚至包括膜的融合。随后，研究人员将神经元放入液态的环氧树脂使其变硬，以便进行切片供电镜观察。由此，电镜成像展示了回收囊泡的快速形成。
据悉，乔金森教授是犹他大学生物系的神经学家。他的实验室目前有两名教授，9名博士后，10名研究生，和3名技术员。 |