Only Perception: 停止「nogo」受體促進突觸連接

2008-03-31

停止「nogo」受體促進突觸連接

Stopping a receptor called 'nogo' boosts the synapses
http://www.physorg.com/news125056553.html

March 18, 2008

關於一種蛋白質稱為 nogo 受體的新發現，提供一種新穎方式來思考關於如何保持頭腦警醒。

科學家已發現減少老鼠腦中的 nogo 受體將導致更強烈的腦訊號發送，可有效提升突觸（腦中神經細胞之間的連接）之間的訊號強度。增強這種連接的能力對於腦袋重新接線（rewire）的能力相當重要，這重過程當我們學習與記憶時會不斷地發生。這項發現出現在 3/12 當期的 Journal of Neuroscience。

這項研究將涉及運動健康利益的數條研究思路綁在一起。當這些利益被廣泛地承認時，這種獲益如何在分子層次形成大部分仍是未知。這項新研究賦予科學家一種方法，藉由減少 nogo 受體的效應，反映出運動所引起的、在腦中所產生改變。

這項發現出自於一個意外，因為過去數十年來，nogo 受體已成為研究者的首要目標，他們嘗試要哄誘脊髓中的神經再度生長。他們以這種蛋白能停止神經元成長的能力為它取名。它在腦中的作用尚未成為熱門研究主題。

Rochester 大學醫學中心神經學家的發現，闡明了 nogo 受體。並非成為再生脊椎神經纖維的努力目標 -- 事實上， Rochester 團隊去年證明，這種分子並沒有控制這個過程 -- 這種分子突然間在學習與記憶中有更廣泛的牽連。

"神經科學的中心問題之一是 -- 學習的分子與細胞基礎是什麼？" Roman Giger 說，Ph.D.，生物醫學遺傳學系的副教授，他領導此研究。"nogo 受體看來扮演某種角色。"

這種受體是種團雜亂無章的分子，那在脊髓中與其他避免神經元生長的分子掛鉤。這十年來科學家大部分都在研究以此分子為目標，思考他們若有可能封鎖它，他們就有可能再生神經，以一種今日不可能的方式修復受損的脊髓。

不過這條路已被證明相當艱困。去年，在同樣一份期刊中，Giger 所領導的 Rochester 團隊證明，雖然 nogo 受體在避免脊髓生長中扮演一種角色，不過它並非完全掌控這種過程。雖然 nogo 受體活化能短暫地阻礙神經元的生長，不過它不為受損神經細胞長期自然發展的禁止所需。

Giger 的團隊發現，在腦部某些區域，例如海馬迴，nogo 受體普遍的程度比脊髓多出 10 倍。在腦中，Giger 的團隊發現 nogo 受體在一種稱為神經可塑性（neuroplasticity，神經重塑）的過程中發揮廣泛的影響力，那形容我們的腦細胞如何改變與不斷地適應以符合我們的需要。那可以簡單的想成腦袋即時將自己重新接線以符合一個生物需求的能力。此過程解釋了為何人們甚至在腦部外傷或中風後，還能恢復他們許多能力：其他腦細胞為那些死去的細胞承擔這項工作。

Giger 的團隊發現 nogo 受體以二種方式在改變腦部上扮演重要角色。

首先，這種分子扮演一種完全意想不到的角色，在突觸中操縱腦細胞間訊號的強度。一個由 Peter Shrager, Ph.D.，神經生物學與解剖學教授所領導的團隊，當訊號在老鼠腦細胞間通過時，對此訊號的強度進行精密的測量。

他們發現，具有較少 nogo 受體的突變老鼠具有較強的腦部訊號，即科學家所謂的「長期增益現象（long-term potentiation，LTP）」。

這種分子亦影響微小的結構，稱為樹突棘（dendritic spines），關鍵的連結，那是神經元的延伸並幫助細胞與其他細胞「對話」。具有很多 nogo 受體的老鼠比起正常老鼠具有不一樣的樹突棘混合。在海馬迴中，突變的老鼠有較少蘑菇狀的樹突棘，比其他老鼠還要有更多短而疏的棘。科學家仍不知這種改變的分歧（ramifications），不過他們說那是 nogo 受體對於腦的解剖學結構有效力的牢靠證據。樹突棘的創造與移除是腦部重新接線的重要形式。

這個團隊將 nogo 受體的諸多效應歸因於它能與生長因子，稱為 FGF2（纖維母細胞生長因子 2，那在腦中與中樞神經系統的其他部份滋養神經元，讓它們能擴展與萌發）強烈地結合。當 nogo 受體量大時，它與 FGF2 分子結合，導致神經元不再分支與萌生。

Giger 表示這些發現證明 nogo 受體對於腦中學習與記憶底下過程有廣泛地影響。他表示突觸強度的改變可導致神經系統的重新接線，據此可用來補償輕微到中度的損傷。

許多同樣種類的重新接線也在運動之後發生。科學家已證明運動可改善腦的神經可塑性，提升腦萌生新結構的能力，並送出乾淨俐落的（crisp）訊號，那接著可幫助人們從中樞神經系統的損傷中復原。而且，最近在瑞典斯德哥爾摩 Karolinska 研究所的研究者證明，運動可減少 nogo 受體在腦中的豐度。Giger 的研究則提供了一個分子框架，將不同的發現聚在一起。

Giger 說，這些發現亦能解釋某些困擾著科學家的事。具受損脊髓的老鼠，已用化合物治療過（那被設計用來剔除 nogo 受體），看來似乎有些改進，即便如此，科學家也未曾能夠證明這些老鼠的神經已再生。它們的改善或許是因為突觸中的訊號提升效應所致。

雖然「剔除 nogo 受體是種簡單的程序，那將藉由提升他們的腦力，幫助各種情況下的人們」是個誘人的想法，不過 Giger 指出這種分子不只在突觸發現，沿著軸突也可發現，在這裡，科學家相信，它扮演一個重要的角色，限制神經纖維的萌生。任何減少 nogo 受體的努力都將會被徹底研究，以觀察其他效應。

※ 相關報導：

＊ Synaptic Function for the Nogo-66 Receptor NgR1: Regulation of Dendritic Spine Morphology and Activity-Dependent Synaptic Strength
http://www.jneurosci.org/cgi/content/abstract/28/11/2753

Hakjoo Lee, Stephen J. Raiker, Karthik Venkatesh,
Rebecca Geary, Laurie A. Robak, Yu Zhang, Hermes H. Yeh,
Peter Shrager, and Roman J. Giger
The Journal of Neuroscience, March 12, 2008, 28(11):2753-2765;
doi: 10.1523/JNEUROSCI.5586-07.2008