破解神经细胞“双语”的秘密

张涛

        在5月18日的Neuron杂志上,马克思·普朗克试验医学研究所的研究人员公布的发现显示了人类的大脑同计算机一样，一台计算机或者任何一种能够加工和储存信息的数字系统都只有两种状态即打开和关闭状态，神经细胞的信号也可以处于开启或关闭状态，从而接受传递信号或中止信号的传播。刺激和抑制性信号的协作、相互影响是整个神经系统发育和功能的核心。如果抑制性神经元未能正常工作，就会导致胚胎发育早期的重要缺陷，并且这些缺陷甚至会发生在神经系统内部。
        哺乳动物中枢神经系统中最常见的抑制性神经递质是GABA和glycine(甘油酸)。神经细胞能够在接触其他神经细胞的突触位点释放GABA或glycine。这种过程防止了突触后细胞（post-synaptic  cell）进一步的信号传递。

        大多数抑制性神经元都释放GABA或glycine。但是一些抑制性神经元似乎是会“双语”的，即它们能够释放GABA和glycine的混合物。这些混合型的释放细胞在身体系统发育过程中最常见，并且是正常脊髓生长的关键。

        Sonja  Wojcik和Jeong-Seop  Rhee发现了让神经细胞同时释放GABA和glycine的东西。他们发现一种叫做VIAAT的特殊转运蛋白能够同时将GABA和glycine储存到小囊泡（vesicles）中。研究人员将小鼠进行遗传改造使它们的神经细胞不能制造VIAAT。结果这种改变同时消除了GABA和glycine的释放。

        研究人员不但解开了“双语”脊髓神经细胞同时释放GABA和glycine的秘密，而且还反驳了教科书上的理论——神经细胞释放的GABA对它们的生长和成熟非常重要。经典的理论认为没有GABA的释放，神经细胞会维持在一种未成熟状态并且不能形成完整的完整的突触。Wojcik和Rhee的结果则反驳了这个教条。他们对VIAAT突变小鼠的研究表明神经细胞能比较正常的发育并且结构上完整的突触，即使是在GABA和glycine释放完全被消除的情况下。

        但是，大脑没有GABA和glycine的释放却无法工作。没有VIAAT完全无法动弹，并且出现了两种很明显的缺陷：颚裂和脐疝。