Biol Psych：大脑中的星形胶质细胞或能调节机体的记忆和认知灵活性

2021年12月29日 讯 /生物谷BIOON/ --由于我们生活在一个动态变化的环境中，我们的大脑不仅要学习新事物，还要修饰现有的记忆，这通常被称为“认知灵活性”（cognitive flexibility）；如果没有这种能力，我们将会无法适应所改变的环境，且很容易因为只依赖于过去的记忆而做出错误的选择。近日，一篇发表在国际杂志Biological Psychiatry上题为“Astrocytes Render Memory Flexible by Releasing D-Serine and Regulating NMDA Receptor Tone in the Hippocampus”的研究报告中，来自韩国科学技术院等机构的科学家们通过研究发现，大脑中的星形胶质细胞或能调节机体的认知灵活性，具体而言，星形胶质细胞能同时调节并整合附近突触的可塑性，这对于促进机体的认知灵活性非常重要。

海马体星形胶质细胞中钙离子水平的增加会通过Best1来诱导D-丝氨酸和谷氨酸的共同释放。

原始出处： Institute for Basic Science

人们认为，诸如自闭症、精神分裂症和早期阿尔兹海默病等大脑疾病中较低水平的认知灵活性都是由N-甲基-D-天门冬氨酸受体（NMDARs，N-methyl-D-aspartate receptors）功能的下降所造成的；由于NMDARs是突触可塑性的重要受体分子，而且其能被一系列激动剂和辅激动剂所激活，但辅激动剂D-丝氨酸的来源之一一直存在争议；这篇研究报告中，研究人员利用星形胶质细胞特异性的基因调节机制，揭示了星形胶质细胞实际上能合成D-丝氨酸，并通过名为Best1的钙离子激活通道来释放D-丝氨酸，结合此前关于星形胶质细胞能通过Best1来释放谷氨酸的知识，研究者就表示，D-丝氨酸和谷氨酸的共释放就表明，星形胶质细胞或许就是NMDAR活性和突触可塑性的理想调节子。

研究者指出，异源性突触长期抑郁（LTD）或是由星形胶质细胞所介导的，其对于认知灵活性至关重要；而LTD则是当附近突触变得不活跃时所发生的一种现象。研究者Koh Wuhyun说道，由于每个星形胶质细胞都能与超过10万个突触接触，因此星形胶质细胞就能控制多个突触并同时整合突触的可塑性。研究人员研究了Best1敲除的小鼠模型，该模型因NMDAR水平下降而缺失异源性突触LTD，在Morris Water Maze实验中（该试验主要涉及让小鼠尝试寻找一个隐藏的平台），Best1敲除的小鼠在最初的学习过程中能表现地与野生型小鼠类似，然而，当平台转移到另一侧时，Best1敲除的小鼠就会在记忆修饰方面表现出一定的问题。

图片来源：https://www.biologicalpsychiatryjournal.com/article/S0006-3223(21)01680-2/fulltext

有意思的是，在最初学习过程中通过注射D-丝氨酸的方式就能改善Best1敲除小鼠机体中NMDAR的水平，同时在随后的实验中就能恢复其记忆修饰的问题，这一发现就表明，记忆的灵活性或许是由最初的学习时间所决定的，这与之前所提出突触可塑性只有在记忆需要修饰时才发生的理论或许并不相同。此外，研究人员还发现，去甲肾上腺素和其受体α1-AR或能激活星形胶质细胞并引发D-丝氨酸和谷氨酸的共同释放，这意味着，记忆的灵活性能能由学习过程中的注意力和唤醒的程度所决定。

研究者C. Justin Lee表示，此前研究大多集中于研究特定突触对刺激所发生的改变，在学习过程中，一个突触的改变就会诱导附近突触的变化，这一现象就说明，阐明其它突触或许有望帮助理解学习和记忆形成的分子机制；研究者希望，这一研究或能提供重要的见解来揭示如何缓解或治疗自闭症、精神分裂症和早期痴呆症，这些疾病被认为会降低机体大脑的认知灵活性。

综上，本文研究结果表明，在最初学习期间NMDAR的水平或许对于随后的学习非常重要，而且由星形胶质细胞BEST1所调节的海马体NMDAR水平对于异源性突触长期抑郁、变态反应和认知灵活性至关重要。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Wuhyun Koh，Mijeong Park，Ye Eun Chun, et al. Astrocytes Render Memory Flexible by Releasing D-Serine and Regulating NMDA Receptor Tone in the Hippocampus, Biological Psychiatry (2021). DOI:10.1016/j.biopsych.2021.10.012