新研究!糖胺聚糖GAGs會影響大腦可塑性并可用于修復損傷后的神經連接

你能認出多年未見的人，卻忘記昨天早餐吃了什么嗎?為了記住熟悉的面孔或學習新技能，我們的大腦不斷地重新排列回路，但這一過程的分子基礎還沒有得到很好的理解。今天，科學家們報告說，被稱為糖胺聚糖(GAGs)的復合糖分子上的硫酸鹽基團會影響小鼠大腦的“可塑性”。確定GAGs的功能可以幫助我們了解人類記憶和學習的工作方式，并提供修復損傷后神經連接的方法。

研究人員將在今天的美國化學學會(ACS)秋季會議上展示他們的研究結果。ACS秋季2023是一個混合會議，將于8月13日至17日舉行虛擬和面對面的會議，其中包括約12,000個關于廣泛科學主題的演講。

使水果、糖果或蛋糕變甜的糖實際上只是存在的多種糖的幾種簡單品種。當它們串在一起時，可以制造出各種各樣的復合糖。然后通過連接其他化學結構(包括硫酸鹽基團)形成GAGs。

“如果我們研究大腦中GAGs的化學成分，我們可以了解大腦的可塑性，并希望在未來，利用這些信息來恢復或增強與記憶有關的神經連接，”該項目的首席研究員Linda Hsieh-Wilson博士在會議上介紹了這項研究。

她解釋說:“這些糖調節著許多蛋白質，它們的結構在發育和疾病過程中會發生變化。”

在大腦中，最常見的GAGs形式是硫酸軟骨素，它存在于大腦許多細胞周圍的細胞外基質中。硫酸軟骨素還可以形成一種被稱為“神經周圍網”的結構，這種結構包裹著單個神經元，并穩定它們之間的突觸連接。

改變GAGs功能的一種方法是通過硫酸化基序，或附加在糖鏈上的硫酸鹽基團的模式。Hsieh-Wilson的團隊對這些硫酸鹽模式是如何改變的，以及它們如何調節神經可塑性和社會記憶等生物過程感興趣。這也可能使研究人員有一天能夠調節這些功能，作為中樞神經系統損傷、神經退行性疾病或精神疾病的潛在治療方法。

當研究小組刪除負責在小鼠硫酸軟骨素上形成兩種主要硫酸化模式的Chst11基因時，缺陷在它們的神經周圍網絡中形成。然而，在沒有硫酸化基序的情況下，神經網絡的數量實際上增加了，從而改變了神經元之間突觸連接的類型。此外，這些小鼠無法認出它們之前接觸過的小鼠，這表明這些模式影響了社會記憶。

有趣的是，這些網絡可能比以前認為的更有活力——它們可能在童年和成年時期都發揮作用。當研究人員專門針對成年小鼠大腦中的Chst11時，他們發現對神經周圍網絡和社會記憶也有同樣的影響。Hsieh-Wilson說:“這一結果表明，在青春期或成年期操縱這些網絡，可能會潛在地重新連接或加強某些突觸連接。”

在最近的其他實驗中，研究小組想要了解GAGs及其硫酸化模式如何影響軸突再生，或神經元在損傷后自我重建的能力。研究人員現在正致力于識別結合特定硫酸基序的蛋白質受體。到目前為止，他們已經發現特定的基序導致這些受體聚集在細胞表面并抑制再生。這一過程可能被阻斷，以創造促進軸突再生的工具或治療方法。Hsieh-Wilson說，對這一過程有更多的了解，有朝一日可能有助于修復某些神經退行性疾病或中風造成的損傷。

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