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2018年5月24日

中大揭示刺激神经突生长的新机制为脑再生医学开辟新研究方向

2018年5月24日
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(左起)中大生命科学学院教授陈浩然教授、刘国辉教授及敖志祺教授。

中大生命科学学院刘国辉教授(前)与其团队成员:(后排左起)敖志祺教授、管进教授、陈浩然教授、陈伟华先生和李雯博士。

对照组神经元与FE65-ELMO1过表达神经元轴突长度对比。

FE65-ELMO1调控神经突生长信号通路示意图。在生长锥中,FE65吸收了ELMO1-DOCK180复合物,与之合并为FE65-ELMO1-DOCK180复合物。它激活了细胞质膜上的Rac1,从而促进神经突生长。

香港中文大学(CUHK)生命科学学院副教授刘国辉教授领导的一个研究团队最近发现了一种刺激神经突生长的新机制,该发现为如何刺激神经突再生以修复创伤性脑损伤(TBI)造成的神经损伤和治疗神经退化性疾​​病提供了重要启示。有关研究已于美国生物化学与分子生物学学会的著名期刊Journal of Biological Chemistry五月号上刊登。 

TBI是一种由外力引起的脑损伤,常见原因有跌倒、车祸、运动相关损伤和殴打等。情况严重的话,可导致永久性残缺。而神经退化性疾病是一种大脑和脊髓细胞失去功能的症状,包括阿兹海默症、柏金森症、小脑萎缩症、肌肉萎缩性侧索硬化症(亦称为渐冻人症)等。香港老年人口约有5%至8%患有认知障碍症,当中大部分属阿兹海默症,成为社会的沉重负担。这些疾病中都发现有神经网络受损的情况,神经元之间的连接的轴突出现退化和回缩。 

大脑是动物的指挥中心,由神经元组成。神经元透过从细胞体内长出的轴突(神经突)与其他神经元连接形成神经网络,互相通信,以调控不同的认知功能和身体活动。神经突出现退化和回缩,无法维持神经网络的正常联系时,患者的认知障碍和身体的运动功能将难以恢复。现时医学界仍未有根治神经损伤的方法。中大生命科学学院发现一种刺激神经突生长的机制,只要将两种蛋白引入神经元,其相互作用可促使神经突的长度最少增加两倍,为重新连接受损的神经网络带来新希望。 

刘教授的研究小组发现,两种蛋白FE65和ELMO1之间的相互作用可以刺激神经突生长。FE65是一种大脑中的高表达转接蛋白,与神经系统发育相关;而ELMO1是一种广泛表达的蛋白,在各种细胞迁移过程中均有参与,但其在神经系统中的作用则从未见诸报导。研究小组发现,通过将FE65和ELMO1引入哺乳动物的神经元,可促使神经突的长度增加两倍或以上。相反,当两种蛋白间的相互作用中断时,这种刺激作用完全消失。他们进一步发现,这种相互作用驱使ELMO1移向细胞质膜,从而激活膜上的Rac1。神经突延伸必须经过细胞骨架重塑过程,而Rac1 是这个过程的关键调节因子。 

治疗包括阿尔茨海默病在内的神经退化性疾​​病的一个主要障碍是如何重新连接患者大脑中受损的神经元。刘教授认为,他们的工作为利用再生医学方法治疗脑损伤提供了新的方向。他说:「通过调控FE65-ELMO1相互作用,可以刺激这些细胞中的神经突再生,从而实现受损神经元的重新连接。」最近,他们已经获得了关于如何微控这相互作用的新数据。 

刘国辉教授简历

刘国辉教授在香港浸会大学获得生物学学士学位,之后于中大取得生物化学博士学位。1999年,他获颁裘槎基金会的奖学金,于英国伦敦精神病学研究所开始了对阿兹海默症研究。2007年,他回到母校担任生物化学系的助理教授。目前,他是生命科学学院的副教授。自返回中大后,他在不同国际权威期刊上发表了多项研究成果,包括Nature CommunicationsPNASFASEB JournalJournal of Biological Chemistry。并于2014年荣获科学院模范教学奖。



(左起)中大生命科学学院教授陈浩然教授、刘国辉教授及敖志祺教授。

(左起)中大生命科学学院教授陈浩然教授、刘国辉教授及敖志祺教授。

 

中大生命科学学院刘国辉教授(前)与其团队成员:(后排左起)敖志祺教授、管进教授、陈浩然教授、陈伟华先生和李雯博士。

中大生命科学学院刘国辉教授(前)与其团队成员:(后排左起)敖志祺教授、管进教授、陈浩然教授、陈伟华先生和李雯博士。

 

对照组神经元与FE65-ELMO1过表达神经元轴突长度对比。

对照组神经元与FE65-ELMO1过表达神经元轴突长度对比。

 

FE65-ELMO1调控神经突生长信号通路示意图。在生长锥中,FE65吸收了ELMO1-DOCK180复合物,与之合并为FE65-ELMO1-DOCK180复合物。它激活了细胞质膜上的Rac1,从而促进神经突生长。

FE65-ELMO1调控神经突生长信号通路示意图。在生长锥中,FE65吸收了ELMO1-DOCK180复合物,与之合并为FE65-ELMO1-DOCK180复合物。它激活了细胞质膜上的Rac1,从而促进神经突生长。

 

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