例如,表达在神经元上的CCR5,被报道参与调控神经元动作电位产生及突触可塑性等[8] 。而且早在2016年,Silva团队就注意到CCR5与记忆相关[9] 。CCR5的表达会阻止记忆唤起,这可能也解释了艾滋病患者出现认知缺陷的原因 。但是CCR5调节记忆形成的具体分子机制却不清楚 。
为了搞清楚这个问题,Silva团队首先给予小鼠惊吓刺激,检测刺激后0到24小时间,小鼠海马CA1区CCR5的表达情况 。他们发现,在正常生理情况下,小胶质细胞上CCR5的表达量比神经元高出3倍多 。但是在惊吓刺激后,神经元上延迟高表达CCR5,约6到12小时达到最高峰,反超小胶质细胞2~3倍 。
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惊吓刺激后,CCR5在小胶质细胞和神经元上的表达情况
那么,神经元上延迟高表达的CCR5与记忆链接又有什么关系呢?
Silva团队在小鼠接触A物体后,分别间隔5小时、1天、2天、7天 , 再让其接触B物体,之后再通过行为学检测小鼠对A、B两个物体间,形成记忆链接的情况 。结果显示 , 小鼠的记忆链接能力在1天后明显减弱 。
这恰恰与前面发现的CCR5的延迟表达相呼应 。那么 , 是否CCR5在6到12小时表达达到高峰,开始逐渐抑制神经元的兴奋性 。大约1天后 , 完全抑制神经元的兴奋性,彻底关闭了记忆链接的时间窗口呢?
随后,Silva团队使用特殊的基因工程小鼠 , 该小鼠在特殊的蓝光刺激下,可以在CA1区神经元高表达CCR5 。此外,研究人员还利用脑立体定位仪定位注射腺相关病毒(AAV8-shC/shCCR5),来特异性阻断CA1区CCR5的表达 。通过精确操控CA1区CCR5的高表达和低表达,来判定CCR5与小鼠记忆链接间的直接关系 。
结果显示 , CA1区CCR5直接影响小鼠记忆链接的窗口 。CCR5是神经可塑性和记忆的强大抑制因子 , 增强CCR5表达会导致记忆缺陷,降低CCR5表达则会增强记忆链接 。
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通过特殊的基因工程小鼠精确操控CA1区CCR5的表达,来判定CCR5与小鼠记忆链接间的直接关系
更为关键的是,Silva团队比较了年轻小鼠和年老小鼠 , CA1区CCR5受体及其配体CCL5的表达量 。他们发现,老年小鼠CA1区的神经元特异性高表达CCR5和CCL5 。相比较之下,小胶质细胞的这两个基因的表达量在两个年龄段间则没有明显区别 。
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CCR5和CCL5在年轻小鼠和年老小鼠CA1区的表达情况
Silva和他的同事猜测CCR5在神经元上的高表达与老年小鼠的记忆力下降相关 。于是 , 通过脑立体定位仪向CA1区进行药物干预,他们选择了治疗艾滋病的CCR5拮抗剂——Maraviroc,该药物已于2007年获得美国FDA批准上市 。
实验结果显示,Maraviroc可以抑制小鼠CA1区CCR5的活性,与敲除CCR5基因效果相同 , 均可以有效加强老年小鼠的记忆链接,提升记忆力 。
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Maraviroc有效加强老年小鼠的记忆链接
总的来说,这项研究揭示了,在记忆形成后,神经元上CCR5的表达逐渐增加,关闭了记忆链接的时间窗口 , 从而分离了时间线上不同的记忆,降低了记忆间的链接 。这为通过人为调控CCR5的表达来减缓中老年人记忆丧失提供了新方向 。
期待研究人员尽快推进此项研究成果进入临床试验阶段,在人类中测试Maraviroc对改善记忆链接的作用 。期待他们的好消息 。
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