下面这张图，是我最喜欢的图片之一。

每当我看到它，我都会觉得很神奇。因为我实在很难想象，就是这小小的、鼓鼓囊囊的突触，让我们有了意识、记忆和思考能力，让每个人成为自己。

突触一旦受损或者丧失，就会导致多种神经病变。例如在阿尔茨海默病中，突触的丧失与认知下降等临床表现密切相关。遗憾的是，到目前为止，科学家对于突触究竟是如何形成的，仍知之甚少。

近日，由德国莱布尼茨分子药理学研究所Volker Haucke领衔的研究团队，在著名期刊《科学》上发表重磅研究成果[1]，在探索突触形成机制方面取得了重大突破。

他们在神经细胞中定义了一种全新细胞器——前体囊泡（PV）。他们发现，PVs在神经元胞体内满载形成突触的重要蛋白，然后PV表面的信号脂质3,5-二磷酸磷脂酰肌醇[PI(3,5)P₂]会与马达蛋白结合，马达蛋白“顶着”PV沿着轴突的微管蛋白运动，将PVs搬运到突触中，促进突触的形成。

这项研究成果给促进神经细胞再生和抗衰老提供了新的思路。

在人体内的所有细胞中，神经元独特的造型让人印象深刻。

除了张牙舞爪的树突和细长的轴突之外，轴突末端的高度特化结构突触也让人过目难忘，它是神经信号传递的必经之路。

研究人员更感兴趣的是，突触究竟是如何形成的。因为与传统的细胞器不同，神经元突触前端是在神经元分化的过程中，从头开始形成的。而形成突触活性区域（AZ）的重要蛋白，都是在离突触很遥远的神经细胞胞体内合成的，那么神经细胞究竟是如何将这些蛋白运输到突触中的呢？

实际上，在神经信号传递的过程中，神经细胞胞体和突触之间是有一个运输体系的，它就是突触小泡（SV）。神经元在受到刺激后，合成神经递质，包裹在SV中，通过马达蛋白KIF1A顺着微管轴向运输到突触中，被定位到突触前膜的活性区，随后SV与突触前膜融合并释放神经递质，完成信号的传递。

马达蛋白日常运货

关键的问题是，形成突触活性区的重要蛋白通过SV运输，还是依赖于其他的细胞器呢？整个过程具体又是如何完成的呢？目前仍知之甚少。

突触前膜以及SV介导的神经递质释放示意图

借助于先进的成像技术，Haucke团队发现，构成突触活性区域的重要蛋白是通过前体囊泡（PV）运输的。

值得注意的是，大约一半的PV携带溶酶体膜标志物。不过，与成熟溶酶体不同的是，PV不是酸性的，且没有降解蛋白的活性。此外，PV不含内质网、高尔基体和线粒体的标志物。

基于以上数据，Haucke团队认为，PV不同于细胞中的分泌细胞器、循环内吞体和成熟溶酶体，可能是一种神经元特异性生物生成细胞器。

从形态上看，PVs呈泡状和管状结构，大小为67至220纳米，与SVs的大小分布明显不同。

SVs和PVs大小的分布

至于PVs是如何从神经细胞胞体进入突触的，Haucke团队发现关键在于PV膜中的一种叫做3,5-二磷酸磷脂酰肌醇[PI(3,5)P₂]的罕见信号脂质。

PI(3,5)P₂会招募马达蛋白KIF1A，由KIF1A将PVs运送到突触，构建突触的活性区域。值得注意的是，之前的研究认为，构成突触活性区域的各种蛋白，是通过不同的方式汇聚在一起，但是Haucke团队发现，同一个PV中其实携带了多种不同的蛋白。简单来说，不同的蛋白采用的是同一种运输方式。

机制示意图

总的来说，Haucke团队的这项研究成果，在神经细胞中定义了一种新的细胞器PVs，且证实PVs是突触形成过程中的重要运载工具。

在未来，围绕PVs的深入研究有可能帮助我们找到促进突触再生和神经元连接的方式，给阿尔茨海默病等神经疾病提供新的治疗方法。

参考文献：

[1].Rizalar FS, Lucht MT, Petzoldt A, et al. Phosphatidylinositol 3,5-bisphosphate facilitates axonal vesicle transport and presynapse assembly. Science. 2023;382(6667):223-230. doi:10.1126/science.adg1075

文章来源：奇点网