重磅发现：大脑中存在一种全新的细胞通讯方式，由外泌体介导

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撰文 | 王聪

编辑 | 王多鱼

排版 | 水成文

我们知道，神经元会通过突触传递神经递质，这些神经递质从一个神经元移动到相邻的神经元，从而在整个大脑中发送、接收和传递信号。此外，激素也会通过大脑循环来影响脑细胞的生长并帮助在神经元之间建立新的链接。

研究阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病的科学家发现，tau蛋白、α-突触核蛋白等蛋白质可以更独立地在大脑不同细胞之间移动，并可能与疾病本身相关。那么，在健康的大脑中，是否也会发生这种神经元之间的直接的蛋白质转移呢？

近日，来自美国Scripps研究所、杜克大学医学院的研究人员在 Cell 子刊 Cell Reports 发表了题为：Proteomic screen reveals diverse protein transport between connected neurons in the visual system 的研究论文。

该研究通过蛋白质标记和识别策略，发现并证实了健康大脑中存在一种新的细胞通讯方式，这种通讯方式通过外泌体在神经元之间转运大量蛋白质。这一发现有助于更好地了解阿尔茨海默病、帕金森病等神经系统疾病。

实际上，之前就有研究发现，源自大脑中一个细胞的蛋白质出现在了另一个细胞中。然而，这些研究无法排除这些蛋白质是被降解为氨基酸后在其他细胞中被重新组装的可能性。

在这项新研究中，研究团队使用生物素分子标签（biotin）来标记蛋白质，从而确保只追踪保持完整的蛋白质。如果该蛋白被降解，生物素分子标签不会重新整合到新合成的蛋白质中。

研究团队标签引入大鼠眼睛中的视网膜神经节细胞，11天后，他们检查了大脑视觉皮层细胞，视觉皮层是大脑中负责处理视觉的区域，并且其与视网膜神经节细胞有一定距离。

为了评估大脑细胞之间直接蛋白转移的普遍性和特性，研究团队使用电子显微镜、质谱等方法全面检查了视觉神经回路中被生物素标记的蛋白质，他们发现了约200种被标记的蛋白质，并对这些蛋白质种类进行了进一步鉴定。

电子显微镜显示，与γ-氨基丁酸（GABA）能神经元相比，生物素标记的蛋白质从视黄素输入优先转移到兴奋性外侧膝状体核（LGN）神经元。基于质谱的无偏筛选确定了从视觉皮层分离的约200个经神经元转运蛋白（TNTP）。其中大多数经神经元转运蛋白（TNTP）存在于神经元外泌体中，在分离的外泌体和突触后神经元中检测到病毒式TNTP，包括tau蛋白和β-突触核蛋白。

TNTPs的蛋白组学分析

这些研究结果证明了健康完整大脑中神经元之间存在新的不同的内源性蛋白质转移方式，并表明这些经神经元转运蛋白（TNTP）的转运可能是由外泌体介导的。

值得一提的是，该研究鉴定出来的经神经元转运蛋白（TNTP）包括tau蛋白和β-突触核蛋白这两种在阿尔茨海默病和帕金森病的神经元之间转移的蛋白质，这表明健康大脑中同样也存在这些蛋白的转移。

这项研究提示了我们，大脑细胞之间可能通过外泌体普遍、大量转运蛋白质，这有助于人们探索大脑细胞间新的通讯方式，也有助于更好地了解阿尔茨海默病、帕金森病等神经系统疾病。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.110287

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