华人女科学家Cell子刊代谢分子的第二功能

尽管胰岛素信号通路和胰岛素样肽通常与糖尿病等疾病联系在一起，来自哈佛大学的研究人员证实其在人体内发挥了另一种至关重要的作用：帮助调节学习和记忆。

在新研究中，除证实了胰岛素样肽在调控学习和记忆相关的神经元活性中发挥至关重要的作用之外，由哈佛大学有机体和进化生物学副教授张芸（Yun Zhang，生物通音译）领导的这一研究小组，还揭示了分子之间的相互作用可以微调学习发生的方式。这项工作发布在2月6日的《神经元》（Neuron）杂志上。

张芸说：“人们总是只想到胰岛素和糖尿病，然而许多的代谢综合征都与某些类型的认知缺陷和行为障碍有关联，例如抑郁症和痴呆。这表明胰岛素和胰岛素样肽有可能在神经功能中起重要作用，然而要确定这一潜在机制却非常的困难，因为这些肽不需要通过突触来发挥功能。

为了阐明这一机制，张芸及同事转而从线虫（C. elegans）着手展开了研究。利用遗传工具，研究人员对线虫进行了改造，使其丧失生成个别胰岛素样复合物的能力。研究人员随后对这些“突变”的线虫进行测试，看它们是否能学会避免食用一种已知会感染线虫的、特异类型的细菌。测试结果显示，一些线虫学会了避开细菌，而另一些则没有，揭示了去除一种特异的胰岛素样化合物可以阻止线虫的学习能力。

令研究人员感到惊讶的是，她们不仅发现了去除可导致动物丧失学习能力的分子，还发现了一些可以阻碍学习的肽。

张芸说：“我们本没有预料到，我们会从这些肽中发现正向和负向两种调控子。为什么动物需要对学习进行这样的双向调控？一种可能是，学习取决于环境。有一些东西是你想学习的，例如，在这些实验中线虫想学会不吃这种类型感染性细菌。这是学习的正调控。但如果是为了生存，即便是坏食物，它们也需要吃下，这时它们需要一种途径来抑制这种类型的学习。

更令张芸和同事们感到惊讶的是，数据表明各种胰岛素样分子能够彼此调控。

“包括人类在内的许多动物，具有多种胰岛素样分子，这些分子似乎能像网络一样发挥作用。每个分子在神经系统中有可能发挥着略有不同的作用，它们一起作用协调了与学习和记忆相关的信号。通过改变这些分子互作的方式，大脑能够以多种不同的方式微调学习，”张芸说。

展望未来，张芸表示她希望能够确定更多胰岛素样肽的特征，以此为途径更好地了解各种分子的互作机制，以及它们影响学习和记忆神经回路的机制。

了解这些信号的运作机制，有一天可能会有助于为大量的认知障碍疾病，包括痴呆开发新治疗。

“在哺乳动物，包括人类中，胰岛素和胰岛素样肽信号通路高度保守。有一些初步的证据表明，在某些情况下胰岛素治疗能够改善认知功能。这是一个原因使得我们相信如果我们了解这一机制，将有助于我们更好地理解胰岛素信号在人类大脑中的运作，”张芸说。