人体的神经连接并不是一成不变的，神经细胞为了执行特定功能，往往需要对轴突进行修剪。轴突是神经元起作用的一端，负责将冲动传递到组织或其他神经元。神经元采用一类特殊的分子来切断轴突，如果这类分子没有受到正确控制，就会导致整个细胞的死亡。
神经元是如何启动轴突自毁，并同时确保自毁机制不影响细胞的其他部分呢?科学家们一直对此感到颇为好奇。日前，北卡罗来纳大学医学院的研究人员揭示了轴突修剪过程的分子机制，文章发表在Nature旗下的Nature Communications杂志上。这项研究也为一些神经学疾病研究带来了重要线索。
“人们认为，异常的轴突修剪是一些神经发育疾病的病因，例如神经分裂症和孤独症，”文章的资深作者Mohanish Deshmukh教授说。“而我们这项研究展示了，神经元对轴突修剪的调解机制。”
轴突修剪是正常发育过程的一部分，在学习和记忆中也具有关键作用。此外，细胞凋亡(整个细胞的程序性死亡)也很重要，机体需要通过凋亡来剔除破损或未正确定位的神经元。如果上述两种程序调控失当，都会引发疾病。
研究团队将小鼠神经元放在被称为微流体小室的特殊设备中，以便分别操纵轴突和细胞体周围的环境，诱导轴突修剪或细胞凋亡。他们发现，在凋亡和轴突修剪时神经细胞使用同样的分子——Caspases，只不过这些分子的作用路径不同。
“人们曾经认为，轴突修剪和凋亡的机制是一样的，但我们发现事实并非如此，”Deshmukh说。“在两种过程中，神经元使用同样的一类分子，但其作用路径并不相同。在此基础上神经元可以明确，何时应进行轴突修剪，何时应进入凋亡。”
研究显示，神经元的凋亡机制需要用到活化剂Apaf-1。而Apaf-1并不参与轴突的修剪。“这令我们感到非常惊讶，”Deshmukh说。“Caspases能够在无Apaf-1的情况下激活，此前基本上没有这样的先例。我们并不知道它们还存在另一种激活机制。”
此外研究团队还发现，神经元应用其他一些分子作为安全闸，来保证死亡信号仅限于轴突中。“有这样的安全闸，可以避免死亡信号传递到细胞体的其他部分，”Deshmukh说。“很明显，去除一个这样的安全闸，会使神经元变得更为脆弱。”
研究人员指出，这一发现有助于人们进一步理解，在发育等过程中神经细胞的自我调节机制。对这些基础过程了解得越多，就越能帮助我们解析一些神经学疾病的致病机制。
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