渐冻症、脊髓性肌萎缩症等神经源性疾病背后，一个长期困扰科学界的难题是：神经系统究竟如何指挥肌肉细胞内部的“清洁系统”？记者2日从中国科学院生物物理研究所获悉，该所张宏院士团队的一项最新研究给出了答案。他们发现，两条平行的神经通路如同两条协同工作的“调控线路”，共同维持肌肉细胞的自噬活性，从而保障肌肉健康。相关研究成果发表在国际学术期刊《发育细胞》上。
神经元通过调控体壁肌肉细胞自噬-溶酶体活性来维持肌肉稳态的模式图
细胞自噬相当于细胞的“垃圾处理站”，能及时清除受损蛋白质和衰老细胞器，对维持肌肉正常功能至关重要。若自噬过强或过弱，都会导致肌肉病变。在渐冻症、脊髓性肌萎缩症等患者体内，肌肉细胞中常常出现自噬底物p62的异常堆积，提示神经系统很可能在远端操控着肌肉的自噬进程，但其具体机制一直未被阐明。
此次，研究团队利用只有约1毫米长的模式生物线虫，首次“看清”了这两条神经调控线路。第一条线路依赖由中间神经元和运动神经元形成的“电突触”，它像一道闸门，正常情况下能够抑制几种特定神经肽的释放。一旦这道闸门失灵，神经肽便大量涌向肌肉细胞表面，激活相应受体，引发肌肉细胞内钙离子浓度异常升高。第二条线路则更为直接，一类感觉神经元分泌的信号分子DAF-7，可以直接作用于肌肉细胞内部的信号通路，同样参与调节钙离子水平。
“这两条通路可谓殊途同归。”论文第一作者、中国科学院生物物理研究所助理研究员郑辉介绍，无论是电突触受损还是DAF-7信号异常，都会打破肌肉细胞内的钙离子平衡。过高的钙离子会过度激活一种名为钙蛋白酶的“剪刀”，进而损伤溶酶体的结构与功能，导致大量丧失降解能力的异常自噬溶酶体形成，使整个“垃圾处理站”陷入瘫痪。
郑辉表示，这一发现不仅揭开了“神经元—肌肉”跨组织通讯的全新分子机制，也解释了为何神经损伤会“隔空”拖垮肌肉，为渐冻症等神经肌肉疾病的研究和治疗提供了重要启示。
（中国科学院生物物理研究所供图）
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