动物研究表明复杂糖分子上的硫酸基会影响大脑可塑性

加州理工学院教授 Linda Hsieh-Wilson领导的一个研究小组表示，称为糖胺聚糖的复杂糖分子上的硫酸基会影响小鼠大脑的“可塑性” 。确定糖胺聚糖的功能可以帮助我们了解人类的记忆和学习如何发挥作用，并提供修复受伤后神经连接的方法。

使水果、糖果或蛋糕变甜的糖实际上只是现有多种糖中的几个简单品种。当它们串在一起时，可以产生多种复杂的糖。

糖胺聚糖是通过连接其他化学结构(包括硫酸基团)而形成的。

谢-威尔逊教授说：“如果我们研究大脑中糖胺聚糖的化学成分，我们就可以了解大脑的可塑性，并希望在未来利用这些信息来恢复或增强与记忆有关的神经连接。”

“这些糖调节着许多蛋白质，它们的结构在发育过程中和疾病中会发生变化。”

在大脑中，最常见的糖胺聚糖形式是硫酸软骨素，它存在于大脑许多细胞周围的细胞外基质中。

硫酸软骨素还可以形成称为“神经周围网”的结构，该结构包裹单个神经元并稳定它们之间的突触连接。

改变糖胺聚糖功能的一种方法是通过硫酸化基序，或附加到糖链上的硫酸基团模式。

Hsieh-Wilson 教授和她的同事对这些硫酸化模式如何改变以及它们如何调节神经可塑性和社会记忆等生物过程感兴趣。

有一天，这也可能让研究人员能够调节这些功能，作为中枢神经系统损伤、神经退行性疾病或精神疾病的潜在治疗方法。

当研究作者删除负责在小鼠硫酸软骨素上形成两种主要硫酸化模式的Chst11基因时，它们的神经周围网络中形成了缺陷。

然而，在没有硫酸化基序的情况下，网络的数量实际上增加了，从而改变了神经元之间突触连接的类型。

此外，这些小鼠无法识别它们之前接触过的小鼠，这表明这些模式会影响社会记忆。

有趣的是，这些网络可能比我们想象的更有活力——它们可能在童年和成年时期都发挥着作用。

当研究人员专门针对成年小鼠的大脑中的Chst11时，他们发现对神经周围网络和社会记忆也有同样的影响。

谢-威尔逊教授说：“这一结果表明，在青春期或成年期操纵这些网络，有可能重新连接或加强某些突触连接。”

在最近的其他实验中，科学家们希望了解糖胺聚糖及其硫酸化模式如何影响轴突再生，或神经元受伤后重建的能力。

他们现在正致力于识别结合特定硫酸化基序的蛋白质受体。

到目前为止，他们发现特定的基序导致这些受体在细胞表面聚集在一起并抑制再生。

可以阻止这个过程来创建促进轴突再生的工具或治疗方法。

谢-威尔逊教授说：“对这一过程有更多的了解，有一天可能有助于修复某些神经退行性疾病或中风造成的损伤。”

研究人员将于今天在美国化学会 (ACS) 秋季会议ACS Fall 2023上公布研究结果。