Only Perception: 類胰島素分子在學習與記憶中扮演關鍵角色

2013-02-28

類胰島素分子在學習與記憶中扮演關鍵角色

Study shows how insulin-like molecules play critical role in learning and memory
http://medicalxpress.com/news/2013-02-insulin-like-molecules-critical-role-memory.html

By Peter Reuell, February 26, 2013

雖然那常與糖尿病這樣的失調相關，不過哈佛研究者已證明，胰島素與類胰島素胜肽（insulin-like peptides）的發訊路徑在體內扮演另一種重要的角色 -- 協助調控學習與記憶。

除證明類胰島素胜肽在調控涉及學習與記憶之神經元的活性上所扮演的關鍵角色外，一個由個體與演化生物學（Organismic and Evolutionary Biology）副教授 Yun Zhang（音譯：張芸）所領導的研究團隊，亦證明，這種分子之間的交互作用能微調學習如何發生，或甚至是是否發生。她們的研究在 2/6 的 Neuron 論文中敘述。

"人們想到的是胰島素與糖尿病，不過許多新陳代謝症候群與某種類型的認知缺陷與行為失調相關，例如憂鬱或失智症，" Zhang 表示。"胰島素與類胰島素胜肽在神經功能中也許扮演某種要角，但底下的機制難以闡明，因為這些胜肽的作用不需透過突觸（synapses，那在腦中連接不同神經元）。"

為了弄清楚此機制，Zhang 等人轉向某種生物體，其基因組與神經系統已經詳實描述，且易利用遺傳學來操作 -- C. elegans（秀麗隱桿線蟲）。

利用遺傳學工具，研究者移除其創造單獨類胰島素化合物的能力，從而改變了這種小型、透明的線蟲。這些新的「變種」蠕蟲經過測試，看看它們是否學會避免吃掉某種特殊類型的細菌（那已知會感染這些蟲）。測試證明，雖然某些蟲確實學會閃避（steer clear）這種細菌，但其他則否 -- 這指出移除特定類胰島素化合物會停止這種蟲的學習能力。

然而，研究者驚訝地發現：不僅僅只有移除這些分子會使得這些動物失去學習的能力 -- 某些胜肽被發現會抑制學習。

"我們並沒有預期我們會從這些胜肽找到正向與負向調控者，" Zhang 說。"為何這種動物需要這種雙向調控的學習呢？可能性之一是：那根據環境學習（learning depends on context）。那有某些你想要學的事 -- 例如，在這些實驗中的蟲子們想要學會它們不該吃這種類型的傳染性細菌。那是學習的正向調控（positive regulation）。但如果它們需要吃，即便那是壞食物，為了生存，它們會需要某種方式來抑制這類型的學習。"

讓 Zhang 等人更驚訝的是，各種類胰島素分子能彼此調控的證據。

"許多動物，包括人類，都有多種類胰島素分子，而這些分子顯然作用如同一種網路，" 她說。"它們每一個也許在神經系統中扮演些許不一樣的角色，而且它們一起作用來協調與學習、記憶相關的發訊。藉由改變分子的交互作用，腦部能以許多不同的方式來微調學習。"

接下來，Zhang 表示，她希望將更多類胰島素胜肽特徵化，使之成為一種理解不同分子為了學習與記憶，如何進行交互作用以及如何作用在神經迴路上的更好方法。

了解這樣的路徑如何運作，有朝一日能在多種認知失調（包括失智症）療法的開發上，有所助益。

"胰島素與類胰島素胜肽在哺乳類動物（包括人類）身上獲得高度保存，" Zhang 表示。"這裡甚至有某些初步證據指出，胰島素治療，在某些例子中，能改善認知功能。這是我們認為，我們如果了解這種機制，將能幫助我們更了解胰島素路徑如何在人腦中作用的理由之一。"

※ 相關報導：

＊ Two Insulin-like Peptides Antagonistically Regulate Aversive Olfactory Learning in C. elegans
http://www.cell.com/neuron/abstract/S0896-6273(12)01040-9

Zhunan Chen, Michael Hendricks, Astrid Cornils,
Wolfgang Maier, Joy Alcedo, and Yun Zhang
Neuron, Volume 77, Issue 3, 572-585, 6 February 2013
doi: 10.1016/j.neuron.2012.11.025