神经胶质细胞与突触可塑性研究新进展

突触的可塑性是研究学习与记忆的基础,很长时间以来人们对突触的可塑性研究主要集中在神经元和突触上;而胶质细胞的作用较少受到注意。最近的研究发现胶质细胞也参与突触的构成并影响突触的活动。研究表明中枢神经系统中的胶质细胞包括星形胶质细胞、小胶质细胞和少突胶质细胞可分别通过谷氨酸、丝氨酸、甘氨酸、ATP等信号调节突触的可塑性,从而为突触的可塑性研究提供了新的思路和方向,并有助于阐明突触的发生以及学习与记忆的机制。

星形胶质细胞源性腺苷激发腹外侧视前核中的促睡眠神经元:星形胶质细胞-神经元相互作用对睡眠的调节

尽管已知来自星形胶质细胞的ATP和/或腺苷可调节睡眠,但ATP和腺苷促眠作用的确切机制仍不清楚。我们在参与睡眠促进的重要脑核腹外侧视前核(VLPO)内的星形胶质细胞中选择性表达光敏离子通道视紫红质通道2(ChR2)。然后,我们用全细胞膜片钳记录检查了光刺激星形细胞ChR2对VLPO两种不同功能类型的神经元兴奋性的影响:分别为促进睡眠的GABA能投射神经元和非促进睡眠的局部GABA能神经元。VLPO星形胶质细胞的光遗传学刺激在两种类型的VLPO神经元中表现出相反的结果:导致了非睡眠促进神经元的抑制和睡眠促进神经元的兴奋。通过阻断腺苷A1受体或组织非特异性碱性磷酸酶(TNAP)可减弱这些反应。相反,外源性腺苷降低了两个VLPO神经元群的兴奋性。此外,TNAP在甘丙肽阴性的VLPO神经元中表达,但在甘丙肽阳性促进睡眠的投射神经元中不表达。总之,这些结果表明星形胶质细胞源性的ATP在非睡眠促进神经元中通过TNAP转化为腺苷。腺苷进而降低了局部GABA能神经元的兴奋性,从而增加了促进睡眠的GABA能投射神经元的兴奋性。我们提出了一种涉及星形胶质细胞-神经元相互作用在睡眠调节中的新机制,其中来自星形胶质细胞的内源性腺苷激发促进睡眠的VLPO神经元,从而降低大脑中与唤醒相关区域的神经元兴奋性。

ATP在Aβ_(1-42)导致的突触可塑性损害中的作用

目的探讨ATP在调节神经元突触可塑性中的作用。方法培养大鼠原代神经元细胞,应用Aβ_(1-42)孵育原代培养的神经元细胞48 h,或者在Aβ_(1-42)孵育原代培养的神经元细胞前30 min预先给予ATP处理细胞。应用Alexa Fluor 488-phalloidin dye染色观察不同处理后神经元树突棘的变化。同时,应用Western blot检测Aβ_(1-42)及ATP处理后对PDS-95蛋白表达的影响。结果 ATP能减少Aβ_(1-42)所导致的神经元树突棘丢失,Aβ_(1-42)孵育原代培养的神经元细胞48 h后,PSD-95蛋白水平降低;而经过ATP预处理30 min后,神经元PSD-95蛋白表达无显著变化。结论 ATP能够调节神经元突触可塑性,从而发挥脑保护作用。

癫痫持续状态与星形胶质细胞的改变

癫痫持续状态(SE)是一种常见的导致癫痫发展的中枢神经系统损伤,星形胶质细胞在SE、创伤性脑损伤或中风等引起的脑损伤过程中起着重要作用,充当稳态调节因子的角色。反应性星形胶质细胞增生对恢复大脑内环境稳定尤其重要,但持续性增生可能对大脑有害,并促进癫痫的发展。本文重点分析了星形胶质细胞相关过程在癫痫发生或SE中的作用,包括反应性星形胶质细胞增生、能量代谢障碍和胶质传递。