偏头痛影响着全世界数百万人,通常会持续数天并严重扰乱生活。有些偏头痛不仅仅是超剧烈的头痛,实际上是由大脑神经元的病理性兴奋引起的。东京医科齿科大学 (TMDU) 田中浩一领导的一项针对小鼠的新研究表明,偏头痛的易感性可能与一种分子转运蛋白有关,该转运蛋白通常可以防止神经元过度兴奋。
大脑中的神经元通过传递称为神经递质的分子相互通信。神经递质处理完事务后,就会被从突触(两个神经元之间的空间)运走,这样它就不能被一遍又一遍地使用。这个过程称为再摄取,是防止大脑神经元过度兴奋的多种方法之一。偏头痛与一种称为皮质抑郁症的疾病有关,在这种情况下,大脑中会出现大量的过度活跃,随后会出现一波抑制或大脑活动抑制。田中和他的团队假设,对皮质扩散抑制的易感性与谷氨酸(最常见的兴奋性神经递质)的运输中断有关。
事实证明,哺乳动物有四种运输谷氨酸的分子,其中三种位于大脑皮层。为了确定其中哪一个(如果有的话)与皮质扩散抑制有关,研究人员培育了三种基因敲除小鼠,每种小鼠都缺乏三种皮质谷氨酸转运蛋白基因中的一种。他们发现,当小鼠缺乏 GLT-1 转运蛋白时,与对照小鼠或其他基因敲除小鼠相比,皮质扩散抑制更频繁地发生且扩散得更快。
“我们知道 90% 的谷氨酸通过 GLT-1 转运回星形胶质细胞,而不是神经元,”Tanaka 说。“因此,我们的研究结果强调了大脑中神经胶质细胞的另一个重要功能,因为它们支持神经元功能。”
为了证实他们的发现,研究小组随后使用涂有谷氨酸氧化酶的铂铱电极测量了细胞外谷氨酸的含量。当谷氨酸氧化酶与谷氨酸相互作用时,会产生负电流,电极可以非常快速地检测到该负电流,从而几乎可以实时测量该区域的谷氨酸浓度。