一直以來，很多人存在這樣的疑惑，為什么牛、馬等哺乳動物一出生就能站立，而人類卻需要長時間才能行走。有動物學家計算得知，嬰兒本來需要在母親腹中待18-21個月，才能達到其他動物出生時就具有的行走能力。由于骨盆的限制，人類胎兒平均孕期只有9個月，就是出生后到一歲時，嬰兒還不能行走。如果用科學的原理來解釋，這就涉及到神經對肌肉的控制能力。
近日，美國加州大學圣地亞哥分校的研究人員，無意中通過結構生物學“解鎖”了神經對肌肉的控制能力。他們的研究成果在國際期刊《自然》上發表，這將為治療重癥肌無力提供新思路。
肌肉的發力是通過肌纖維收縮來實現的，這就需要運動神經元對骨骼肌進行控制，關鍵在神經肌肉接頭，也就是運動神經元與骨骼肌肌纖維的連接點。
關于神經肌肉接頭的工作模式，科學家已研究了一個多世紀，最終確定了運動神經元末梢釋放的乙酰膽堿，像鑰匙一樣將骨骼肌肌肉細胞上的乙酰膽堿受體打開，開啟了肌纖維的強烈收縮。
在最新研究中，科學家們采用冷凍電鏡技術獲得了肌肉乙酰膽堿受體在結合或不結合乙酰膽堿時的高分辨率三維結構。這項工作的挑戰首先來自樣本的獲取。乙酰膽堿受體在骨骼肌中的重量占比極低，如果要從人類肌肉中分離，很難獲得足夠的組織樣本。
于是，研究人員想到了容易獲取乙酰膽堿較多的牛肉，轉而從牛胚胎中獲取肌肉，最終從每千克牛肉中獲得了30微克純化的乙酰膽堿受體。
在研究肌肉乙酰膽堿受體的高清三維結構圖后，科研人員意外發現，從同一個胚胎組織樣本中可以同時看到兩種版本的受體：一種是未成熟的胚胎版本，一種是成熟的神經肌肉接頭版本。兩個版本的亞基組成存在區別。
通常來說，隨著神經肌肉接頭逐漸發育成熟，乙酰膽堿受體需要完成亞基轉換，但如何從胚胎型轉變到成熟型的結構原理并不清楚。而現在研究人員清楚地在牛胚胎早期的肌肉組織中看到兩種版本的乙酰膽堿受體，一種促進神經末梢與肌肉形成連接，另一種可以控制肌肉的收縮。
與此同時，像牛、馬這樣的哺乳動物出生當天就能行走的疑問便得到解答：從肌肉來看，原來牛、馬早在出生前就完成了乙酰膽堿受體亞基組成的發育轉換，形成了成熟的神經肌肉接頭，而人類控制骨骼肌收縮的能力并不是一出生就有的。人類在剛出生的幾個月里，肌肉協調性很差，通常需要一年左右的時間才能形成成熟的神經肌肉接頭。
該研究正式解鎖了神經肌肉接頭的工作模式，為重癥肌無力患者帶來福音，因為它的根源就是神經肌肉接頭受到了破壞，導致患者無法有效控制骨骼肌收縮發力。
（作者系健康管理師、安徽省科普作家協會會員）
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