科学家发现神经元救星：隧道纳米管清理垃圾、重建健康线粒体
科学家发现“隧道纳米管”：神经元的救星
2024年9月30日，北京——最近，科学界又迎来了一项重磅发现。研究小组揭开了大脑神经元保护的秘密，找到了“隧道纳米管”，这个“通道”不仅可以清理细胞垃圾，还可以将健康线粒体送到受损的神经元中。
神经退行性疾病的重要特征之一就是病理性蛋白质的累积，这包括了α-突触核蛋白（α-syn）和tau蛋白。它们在大脑中像感染的“类朊病毒”一样扩散，直接导致了邻近神经元的蛋白质错误折叠，进而引发神经元损伤。小胶质细胞，作为大脑的天然免疫卫士，在清除这些有害蛋白质方面发挥着不可或缺的作用。一般认为，神经元死亡后释放的病理性蛋白质会被小胶质细胞识别和处理，但来自卢森堡大学的研究者们发现事情并非如此简单。
研究发现，这些小胶质细胞其实可以通过“隧道纳米管”（TNT）与远处的神经元建立连接，进行细胞器和蛋白质的迅速交换。在病理条件下，小胶质细胞通过这些隧道转移神经元内的有毒蛋白质，并给神经元送去健康的线粒体，这样一来，神经元的病理负担就得以减轻，功能恢复。
这种研究成果在《神经元》期刊上发表，深入探讨了α-syn和tau聚集体给神经元带来的痛苦。研究人员通过RNA测序发现，951个基因在有毒蛋白质存在时的表达水平出现了变化，尤其与线粒体功能有关的基因受到影响，导致氧化应激增加，最终使神经元功能显著下降甚至死亡。
在正常环境中，皮质神经元与小胶质细胞的共同培养可以促进TNT的形成。这些隧道在细胞之间形成了自由的链接，增强了细胞成分的交换，而在病理条件下，毒性蛋白质的积累使得悬浮的TNT数量增加，这些隧道中充满了α-syn和tau的免疫反应颗粒，表明正在进行毒性蛋白质的交换。
研究发现，在与小胶质细胞共同培养的情况下，神经元的毒性蛋白质水平显著降低。研究者进一步观察到，清除这些毒性蛋白质后，神经元的健康状况似乎也有所恢复。尤其是在小胶质细胞与神经元实际接触后，原本受到α-syn影响的神经元Ca2+振荡频率开始回升，这表明它们的活跃度正在逐渐恢复。
不仅如此，这些隧道还承担着输送线粒体的重任，解决了α-syn导致的神经元线粒体受损问题，使得有害的活性氧水平下降，显著减少了神经元死亡的风险。研究人员还计划在小鼠和人类身上验证这条重要的通道。虽然在进行神经元移植实验时，发现从神经元转移至小胶质细胞的路径与预期有些出入，但最后通过分析大脑皮层的电子显微镜图像，终于确认了存在TNT样的连接。
在健康的捐赠者和患有痴呆症的患者的脑组织中，研究团队也找到了大量TNT的迹象。基于这些实验结果，科学家们进一步确认，小胶质细胞的TNT是一种新型的神经保护机制。然而，面对神经退行性疾病，这些日常都可能受损的隧道是否还在正常运作呢？
研究揭露，在神经退行性疾病相关的基因变异中，携带LRRK2突变的小胶质细胞的线粒体输送虽然有所增加，但对α-syn聚集体的转移能力却减弱；而携带TREM2突变的小胶质细胞在清除tau聚集体的效率上也有所下降。
的确，这些遗传变异影响了小胶质细胞对神经元保护功能的执行。研究的作者表示，“我们早已知道小胶质细胞在处理蛋白质聚集物方面的作用，然而它们通过纳米管进行长途作业的功能发现，使我们对细胞间的通讯有了更深的理解，更打破了过去认为小胶质细胞是神经炎症诱因的传统看法，突显出它们的新神经保护机制”。
这项研究不仅为未来神经退行性疾病的治疗开辟了新思路，也让人们对神经元的保护增添了几分希望。大脑健康或许正是在这些看似微小的隧道交错中找到突破口。
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