科技日報記者 張佳欣
腦細胞如何決定何時“吞入”外界物質，一直是神經科學的重要問題。美國賓夕法尼亞州立大學研究團隊最新發現，神經元表面下方一種名為膜相關周期性骨架（MPS）的晶格狀結構，可能充當內吞作用的關鍵“守門人”，通過物理方式調控營養與信號分子的進入。這一發現為理解阿爾茨海默病和帕金森病等神經退行性疾病發生機制提供了新線索。相關成果發表于最新一期《科學進展》。
神經元會持續從細胞外液中吸收信號分子、營養物質甚至自身膜片段，這一機制對學習、記憶及細胞維持至關重要。當內吞失調時，大腦中可能出現異常蛋白聚集，這是神經退行性疾病的典型特征。
2013年，同一研究團隊首次發現了神經元內部的MPS這一骨架結構。本次研究利用超分辨率顯微成像技術，對培養皿中的神經元進行納米尺度觀察發現，MPS比此前認為的更活躍，就像“交通控制系統”，對幾乎所有主要形式的內吞作用進行調控。
實驗結果顯示，一旦MPS被破壞，細胞吸收物質的速度顯著加快，說明該結構在正常情況下能起到“剎車”作用，限制內吞發生。令研究人員驚訝的是，MPS還能發生自我解體。當內吞活動增強時，會觸發分子信號，使相關蛋白切割部分骨架結構，從而打開更多通道，形成促進內吞的正反饋循環。
團隊進一步構建了模擬阿爾茨海默病早期狀態的細胞模型，讓神經元產生額外的淀粉樣前體蛋白（APP）。結果發現，MPS結構降解會加速APP進入細胞，并進一步被切割成具有神經毒性的β-淀粉樣蛋白42。隨著MPS減弱，毒性分子積累增加，細胞死亡相關指標明顯升高。
團隊認為，MPS可能作為神經保護屏障，通過限制毒性蛋白攝入維持細胞穩態。在衰老和神經退行性疾病中，該結構破壞可能觸發淀粉樣蛋白增加與結構退化的惡性循環，穩定MPS或成為延緩疾病早期進展的新策略。
