杜兰大学的研究人员联合其他八所大学的团队发现了一种新的神经细胞信号机制，这种机制可能改变我们对疼痛的理解，并带来更安全、更有效的治疗方法。
这项研究由杜兰脑研究所主任、理学院和工程学院细胞和分子生物学教授Matthew Dalva与德克萨斯大学达拉斯分校的Ted Price共同领导，揭示了神经元可以在损伤后释放一种酶到细胞外，从而激活疼痛信号传导。这项发表在《科学》杂志上的研究为脑细胞如何在学习和记忆过程中加强其连接提供了新的见解。
Dalva表示："这一发现改变了我们对神经元通信的基本理解。我们发现神经元释放的一种酶可以修改其他细胞外部的蛋白质，从而激活疼痛信号传导——同时不影响正常的运动或感觉功能。"
研究人员发现，神经细胞通过脊椎动物孤kinase (VLK)酶在细胞外进行通信，这种酶可以改变神经元之间的空间中的蛋白质，影响这些细胞发送信号的方式。
"这是首次证明磷酸化可以在细胞外空间控制细胞相互作用的示范之一。这为我们思考如何影响细胞行为开辟了全新的方式，也提供了一种更简单的设计药物方法——药物可以从外部作用，而无需穿透细胞。"
Matthew Dalva，杜兰脑研究所主任
研究团队发现，活跃的神经元会释放VLK，然后增强与疼痛、学习和记忆相关的受体功能。当科学家从小鼠的疼痛感知神经元中移除VLK后，这些动物在手术后不会感到通常的疼痛，但仍然能正常移动和感知。而添加额外的VLK则产生相反的效果，增加了疼痛反应。
Price表示："这项研究触及了突触可塑性如何工作的核心——神经元之间的连接如何演变。它对神经科学有着非常广泛的影响，特别是在理解疼痛和学习共享相似分子机制方面。"Price是德克萨斯大学达拉斯分校行为与脑科学学院神经科学教授，也是该研究的共同通讯作者。
Dalva表示，这些发现指出了影响疼痛通路的一种更安全的方式——靶向作用于VLK等酶，而不是直接阻断NMDA受体。NMDA受体有助于调节神经细胞之间的通信，但当被干扰时可能会引起严重的副作用。
他还表示，这一发现也为如何在细胞外控制细胞表面蛋白质之间的相互作用提供了首个示例之一，这可能会简化药物开发并减少脱靶效应，因为药物无需进入细胞内部。
Dalva表示，下一步是研究这是否仅是少数蛋白质特有的机制，还是生物学中更广泛但被低估的一个方面；如果是后者，它可能会重塑神经系统和其他疾病的治疗方法。
该研究由Dalva、Price以及圣安东尼奥德克萨斯大学健康科学中心、德克萨斯大学MD安德森癌症中心、休斯顿大学、普林斯顿大学、威斯康星大学麦迪逊分校、纽约大学格罗斯曼医学院和托马斯杰斐逊大学的同事合作进行。
Dalva表示："我们的发现只有通过这种合作才有可能。通过结合杜兰大学在突触生物学方面的专长和合作伙伴的优势，我们能够揭示一种不仅对疼痛，而且对跨物种的学习和记忆都有影响的机制。"
该研究得到了美国国立卫生研究院下属的国家神经疾病和中风研究所、国家药物滥用研究所和国家研究资源中心的资助。论文的共同第一作者包括杜兰大学Dalva实验室成员Sravya Kolluru博士、Praveen Chander博士和Kristina Washburn博士。
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