3篇《Science》齐发，星形胶质细胞的关键作用
来源：iNature 2026-02-04 11:16
该研究建立了一种机制，通过该机制星形胶质细胞能够动态地响应并调节不同脑区和不同行为状态下的神经元活动。
星形胶质细胞如何调节神经元回路，这是神经生物学中的一个基本问题。具体而言，星形胶质细胞在体内如何对不同的神经递质作出反应，以及它们如何影响下游回路的调节，这些仍是尚未完全阐明的问题。
2025年5月15日，俄勒冈健康与科学大学Marc R. Freeman团队在Science在线发表题为GPCR signaling gates astrocyte responsiveness to neurotransmitters and control of neuronal activity的研究论文，该研究报告了果蝇体内的一种机制，其中星形胶质细胞中的 G 蛋白偶联肾上腺素能信号能够控制（或“门控”）其对其他神经递质的反应能力。
该研究还表明，对该途径的调控能够有效地调节神经元回路活动和动物行为。这种调控机制在培养的原代哺乳动物星形胶质细胞中是保守的，这表明它可能是星形胶质细胞回路功能的古老特征。总之，该研究建立了一种机制，通过该机制星形胶质细胞能够动态地响应并调节不同脑区和不同行为状态下的神经元活动。
另外，2025年5月15日，霍华德·休斯医学研究所Misha B. Ahrens团队在Science 在线发表题为Norepinephrine changes behavioral state through astroglial purinergic signaling的研究论文，该研究发现在幼年斑马鱼因无用刺激而引发的行为转变过程中，神经调节物质去甲肾上腺素（NE）会驱动行为和神经回路活动的快速兴奋和延迟抑制。
该研究发现，星形胶质细胞的嘌呤能信号传递实现了这一模式的抑制部分。在幼年斑马鱼中，NE 会触发星形胶质细胞释放三磷酸腺苷（ATP），ATP 在细胞外转化为腺苷，并通过激活后脑神经元的腺苷受体来抑制行为。
总之，研究结果表明一种在进化上保守的星形胶质细胞嘌呤能信号轴在 NE 介导的行为和大脑状态转变中具有计算和行为作用，并将星形胶质细胞定位为神经调节信号中的重要效应因子。
2025年5月15日，华盛顿大学Thomas Papouin团队在Science 在线发表题为Norepinephrine signals through astrocytes to modulate synapses的研究论文，该研究表明，去甲肾上腺素（NE）对突触功能的重塑完全独立于其与神经元受体的结合。相反，星形胶质细胞的肾上腺素受体和钙动态完全控制了 NE 对突触的影响。
此外，该研究发现 NE 对突触强度的抑制源于由腺苷 5′-三磷酸（ATP）衍生的、A1 腺苷受体介导的对前突触效能的控制。这些发现表明，星形胶质细胞是神经调节系统的核心组成部分，也是 NE 产生网络和行为适应的回路效应器。
星形胶质细胞能够对神经元回路产生因果性调节作用。星形胶质细胞不仅会因神经元活动而出现复杂的钙离子瞬变，而且星形胶质细胞的钙离子内流对于特定神经元回路的放电是必要且充分的，并能产生可靠的行为后果。
理解星形胶质细胞如何调节神经元回路活动对于解析大脑如何编码信息至关重要。然而，关于星形胶质细胞在体内究竟会响应何种信号、它们执行何种计算、它们通过何种机制调节神经元活动以及这些特征在不同脑区或行为状态下的变化情况，目前知之甚少。
这一理解的复杂性还在于，星形胶质细胞的细胞内信号通路与神经元的信号通路有着根本的不同。例如，神经元通常在接收到 G⍺q 信号时增加钙离子活动，并在接收到 G⍺i 信号时降低钙离子活动。
相比之下，星形胶质细胞在两种信号的作用下都会增加钙离子活动。此外，神经元中的大多数钙活动可以被理解为动作电位的产生以及钙依赖性神经递质的释放，而星形胶质细胞中增加钙活动的不同方法，则会对下游神经回路的活动产生截然不同的影响。
最后，星形胶质细胞对同一神经递质在不同脑区、不同时间以及动物的行为状态下的反应差异很大。一些研究观察到，同一生物体内的单次神经递质释放事件能够同时增加和降低相邻星形胶质细胞内的细胞质钙浓度。
综上所述，这些研究强调，要理解星形胶质细胞在神经回路和行为中所起的作用，我们必须更好地了解其对神经传递反应的调控机制。
多巴胺的门控机制在哺乳动物中是保守的（图源自Science ）
该研究利用果蝇幼虫和哺乳动物星形胶质细胞培养物，证明暴露于去甲肾上腺素（NE）同源物酪胺后，星形胶质细胞能够突然对一系列它们通常无反应的神经递质作出强烈反应。
该研究还表明，对该途径的调控能够有效地调节神经元回路活动和动物行为。这种调控机制在培养的原代哺乳动物星形胶质细胞中是保守的，这表明它可能是星形胶质细胞回路功能的古老特征。总之，该研究建立了一种机制，通过该机制星形胶质细胞能够动态地响应并调节不同脑区和不同行为状态下的神经元活动。
总之，这3项研究如同共同拍摄了一部关于大脑如何运作的“内幕纪录片”：它们揭示，当我们集中注意、感到警觉或准备行动时，去甲肾上腺素 作为一种是向整个大脑广播“进入战备状态”的指令。
而接收并执行这条指令的“指挥部线指挥部挥官”，并非神经元士兵本身，而是星形胶质细胞 这支“后勤与通信部队”。它们根据指令，动态调整各战区（神经回路）的“通信规则”（突触可塑性），最终协调整个军队（神经网络）完成高效作战（适应环境的行为）。
这一系列发现是神经科学领域的范式性转变，将星形胶质细胞研究推向了了中心舞台，为未来脑科学与脑疾病研究开辟了全新的疆域。
参考消息：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adq5729
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adq5233
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adq5480
版权声明 本网站所有注明“来源：生物谷”或“来源：bioon”的文字、图片和音视频资料，版权均属于生物谷网站所有。非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，否则将追究法律责任。取得书面授权转载时，须注明“来源：生物谷”。其它来源的文章系转载文章，本网所有转载文章系出于传递更多信息之目的，转载内容不代表本站立场。不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。
