杜蘭大學的研究人員與另外八個機構的團隊合作，發現了一種以前未知的神經元發送信息的方式。這一發現可能會改變科學家理解疼痛的方式，並可能指導開發更安全、更有效的治療方法。
這項工作由杜蘭大學大腦研究所所長、科學與工程學院細胞和分子生物學教授 Matthew Dalva 以及德克薩斯大學達拉斯分校的 Ted Price 領導。他們的研究表明，神經細胞可以釋放細胞外酶，在受傷後觸發疼痛信號。研究結果報告於 科學它還為腦細胞如何加強學習和記憶之間的聯繫提供了新的線索。
與疼痛刺激有關的外源酶
“這一發現從根本上改變了我們對神經元如何交流的理解，”達爾瓦說。 “我們發現神經元釋放的酶可以修飾其他細胞外蛋白質，從而能夠傳遞疼痛信號，但不會影響正常的運動或感覺。”
研究人員將這種酶鑑定為脊椎動物酪氨酸激酶（VLK）。他們發現神經元使用 VLK 在細胞外周進行通信，改變附近的蛋白質，從而影響信號在神經元之間傳播的方式。
VLK 在細胞信號傳導和藥物開發中的作用
“這是磷酸化可以控制細胞在細胞外空間如何相互作用的首批證明之一，”達爾瓦說。 “它開闢了一種全新的思考如何影響細胞行為的方式。這可能是設計外源性藥物的一種更簡單的方法。而不必穿透細胞。”
研究小組發現，激活的神經元會釋放 VLK，從而增加與疼痛、學習和記憶相關的受體的活性。當研究人員從小鼠疼痛感應神經元中去除 VLK 時，研究小組發現激活的神經元會釋放 VLK，從而增加與疼痛、學習和記憶相關的受體的活性。手術後動物沒有經歷正常的疼痛。但運動和感官能力保持不變。隨著 VLK 水平的增加，疼痛反應變得更加強烈。
對疼痛、學習和神經可塑性的影響。
“這項研究深入研究了突觸可塑性的核心——神經元之間的連接如何進化，”高級疼痛研究中心主任普萊斯說。該研究的合著者、德克薩斯大學達拉斯行為與腦科學學院的神經科學教授表示：“它對神經科學具有廣泛的影響，特別是在理解疼痛和學習如何共享相似的分子機制方面。”
Dalva 指出，結果表明通過靶向 VLK 等酶而不是阻斷 NMDA 受體來改變疼痛途徑是一種更安全的策略。 NMDA 受體有助於調節神經細胞之間的通訊。但當受到干擾時，它可能會導致嚴重的副作用。
途徑可能有助於簡化未來的藥物設計
這一發現還提供了一個早期的例子。影響細胞表面蛋白質之間的相互作用，而無需進入細胞。達爾瓦表示，這可以使藥物開髮變得更容易，並減少意外後果。這是因為治療物質在細胞外起作用。
接下來的步驟包括確定這種機制是否只影響一小部分蛋白質，還是代表了一種基本上未被注意到的更廣泛的生物過程。如果發現廣泛存在，可能會改變神經系統疾病和其他疾病的治療策略。
大共同努力
這項研究是與德克薩斯大學聖安東尼奧健康科學中心、德克薩斯大學 MD 安德森癌症中心、休斯頓大學、普林斯頓大學、威斯康星大學麥迪遜分校、紐約大學格羅斯曼醫學院的同事合作進行的。和托馬斯杰斐遜大學
“我們的發現只有通過這種類型的合作才能實現，”達爾瓦說，“通過將杜蘭大學在突觸生物學方面的專業知識與我們合作夥伴的優勢相結合。我們能夠揭示不僅影響疼痛，而且影響跨物種學習和記憶的機制。”
該項目得到了國家神經疾病和中風研究所的資助。國家藥物濫用研究所和國家研究資源中心均隸屬於美國國立衛生研究院。共同第一作者包括 Sravya Kolluru 博士、Praveen Chander 博士和 Kristina Washburn 博士，他們都是杜蘭大學 Dalva 實驗室的成員。
