胰岛素样激素对大脑可塑性至关重要
马克斯普朗克佛罗里达神经科学研究所的研究发现了胰岛素样生长因子促进大脑可塑性的机制。
胰岛素超家族激素，包括胰岛素、胰岛素样生长因子 1 (IGF1) 和胰岛素样生长因子 2 (IGF2)，不仅在调节血糖、新陈代谢和生长方面发挥着至关重要的作用，而且在健康方面也发挥着至关重要的作用。大脑发育和功能，包括学习和记忆。这些激素可以通过肝脏的血流进入大脑，也可以直接在大脑内的神经元和神经胶质细胞中合成。它们与包括 IGF1 受体在内的受体结合，激活调节神经元生长和活动的信号。该信号通路的破坏与认知能力下降和阿尔茨海默病等疾病有关。
为了了解 IGF1 和 IGF2 如何促进大脑健康，科学家研究了海马体中这一信号通路的激活情况，海马体是大脑中对学习和记忆至关重要的区域。具体来说，他们想探索 IGF 信号在突触可塑性过程中是否活跃，突触可塑性是在记忆形成过程中加强神经元之间连接并防止认知能力下降的细胞过程。
为此，马克斯·普朗克科学家开发了一种生物传感器，可以检测 IGF1 受体何时活跃，从而使他们能够可视化与可塑性相关的信号通路的活动。当突触经历可塑性时，科学家们观察到 IGF1 受体在强化突触和附近突触中被强烈激活。这种受体激活对于可塑性过程中突触的生长和强化至关重要。然而，激活受体的 IGF 从何而来尚不清楚。
然而，该科学出版物的首席研究员兼第一作者涂迅博士描述了在可塑性过程中观察受体激活如何为他们提供了线索。她解释说：“IGF 受体的激活位于可塑性突触附近，这一事实表明 IGF1 或 IGF2 可能在海马神经元中产生，并在可塑性过程中局部释放。”
为了探索这一假设，科学家们测试了海马神经元是否产生并释放 IGF1 和 IGF2。有趣的是，他们发现 IGF1 和 IGF2 的产生存在区域特异性差异。海马体中的一组神经元，CA1 神经元，产生 IGF1;另一组 CA3 神经元产生 IGF2(见图)。当 CA1 或 CA3 神经元以模仿突触可塑性的方式被激活时，IGF 就会被释放。重要的是，当科学家们破坏神经元产生 IGF 的能力时，IGF1 受体在可塑性、突触生长和强化过程中的激活就会被阻断。
该出版物的资深作者、马克斯·普朗克科学总监 Ryohei Yasuda 博士总结了研究结果。“这项工作揭示了神经元中对大脑可塑性至关重要的局部自分泌机制。当突触经历可塑性时，IGF 会局部释放以激活同一神经元上的 IGF1 受体。破坏这种机制会损害可塑性，凸显了其关键作用保持认知健康。”
这种新机制的发现揭示了大脑中记忆的编码方式，并强调了进一步研究大脑中胰岛素超家族激素的重要性。科学家们希望，了解 IGF 激素促进大脑可塑性的机制，将有助于研究针对这一信号通路是否可以预防认知能力下降并对抗阿尔茨海默氏症等疾病。
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