一种微小的酶或是更安全止痛的关键

这项研究由杜兰大学脑研究所所长、科学与工程学院细胞和分子生物学教授马修·达尔瓦与得克萨斯大学达拉斯分校的特德·普莱斯共同领导。他们的研究表明，神经元会向细胞外释放一种酶，这种酶在受伤后能激活疼痛信号。发表在《科学》杂志上的这项发现，也为理解脑细胞在学习和记忆过程中如何加强连接提供了新视角。

### 细胞外酶与疼痛激活
达尔瓦表示：“这一发现改变了我们对神经元通讯方式的基本理解。我们发现，神经元释放的酶可以修饰其他细胞表面的蛋白质，从而开启疼痛信号——且不会影响正常的运动或感觉。”研究人员确定这种酶为脊椎动物孤独激酶（VLK）。他们发现，神经元利用VLK在细胞周围的空间进行通讯，VLK会以影响神经细胞间信号传递的方式改变附近的蛋白质。

### VLK在细胞信号传导和药物开发中的作用
达尔瓦指出：“这是最早证明磷酸化可以控制细胞在细胞外空间相互作用的研究之一。它开辟了一种全新的思考方式来影响细胞行为，并可能提供一种更简单的药物设计方法——从细胞外部发挥作用，而无需穿透细胞。”研究小组发现，活跃的神经元会释放VLK，VLK会增加一种参与疼痛、学习和记忆的受体的活性。当研究人员从小鼠的痛觉神经元中移除VLK后，这些小鼠没有经历正常的术后疼痛，但其运动和感觉能力仍保持完好。当VLK水平升高时，疼痛反应会加剧。

### 对疼痛、学习和神经可塑性的意义
该研究的共同通讯作者、得克萨斯大学达拉斯分校行为与脑科学学院神经科学教授、高级疼痛研究中心主任普莱斯称：“这项研究触及了突触可塑性工作原理的核心——神经元之间的连接如何演变。它对神经科学具有非常广泛的意义，特别是在理解疼痛和学习如何共享相似的分子机制方面。”达尔瓦指出，研究结果指向了一种更安全的改变疼痛通路的策略，即关注VLK等酶，而不是阻断NMDA受体。NMDA受体有助于调节神经元之间的通讯，但当被干扰时可能会产生严重的副作用。

### 该通路或简化未来药物设计
这些发现还提供了最早的例子之一，说明如何在不进入细胞本身的情况下影响细胞表面蛋白质之间的相互作用。达尔瓦表示，这可能使药物开发更容易，并减少意外影响，因为治疗剂将在细胞外发挥作用。下一步研究将确定这种机制是否只影响一小部分蛋白质，还是代表一种在很大程度上被忽视的更广泛的生物学过程。如果证明其普遍存在，它可能会重塑神经和其他疾病的治疗策略。

### 大型合作成果
这项研究是与圣安东尼奥得克萨斯大学健康科学中心、得克萨斯大学MD安德森癌症中心、休斯顿大学、普林斯顿大学、威斯康星大学麦迪逊分校、纽约大学格罗斯曼医学院和托马斯杰斐逊大学的同事合作完成的。达尔瓦说：“我们的发现只有通过这种合作才有可能实现。通过将杜兰大学在突触生物学方面的专业知识与我们合作伙伴的优势相结合，我们揭示了一种不仅对疼痛，而且对跨物种的学习和记忆都有影响的机制。”该项目得到了美国国立卫生研究院下属的国家神经疾病与中风研究所、国家药物滥用研究所和国家研究资源中心的资助。共同第一作者包括杜兰大学达尔瓦实验室的成员斯ravya Kolluru博士、Praveen Chander博士和Kristina Washburn博士。