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Nature:星形胶质细胞或能吞噬突触连接从而维持成年机体大脑的可塑性

来源:本站原创 2021-01-04 17:21

2021年1月4日 讯 /生物谷BIOON/ --发育中的大脑会在我们学习和记忆的过程中不断产生新的神经元连接,其被称之为突触;其中重要的连接(那些被反复引入,比如如何避免机体危险的连接等)能得到培养和加强,而被认为并不必要的连接则会被删除;成年人的大脑中也会经历类似的修剪,但目前研究人员并不清楚成年人大脑中的突触是如何或为何被清除的。

近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自韩国科学技术高级研究院等机构的科学家们通过研究揭示了成年人大脑可塑性发生以及潜在的神经紊乱发生的分子机制。研究者Won-Suk Chung教授说道,本文研究对于理解在机体学习、记忆甚至是生病时大脑中神经回路改变的分子机制具有深远的影响和意义,突触数量的改变与多种神经性疾病的流行存在着较强的关联性,比如自闭症谱系障碍、精神分裂症、额颞叶痴呆和多种形式的癫痫等。

图片来源:The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)

大脑中的灰质含有小胶质细胞和星形胶质细胞,这两互补的细胞能够支持神经元和突触的功能。小胶质细胞能扮演一线防御细胞的角色,其主要负责吞噬病原体和死亡细胞;而星形胶质细胞则是一种星状细胞,其能通过帮助控制神经元间的信号来促进大脑结构的构建并维持机体的内平衡;据研究者介绍,人们普遍认为,小胶质细胞能吞噬突触来作为吞噬作用/过程的一部分。

研究者Chung说道,利用新型工具我们研究首次发现,星形胶质细胞(并非小胶质细胞)能不断消除过度且不必要的成人兴奋性突触连接以对神经元活性产生反应;本文研究结果挑战了这一领域的普遍共识,即小胶质细胞是能控制大脑中突触数量的主要突触吞噬细胞。此外,文章中,研究人员还开发了一种分子传感器来检测神经胶质细胞所消除的突触,同时还能定量哪些类型的细胞突触会被消除。研究人员在剔除MEGF10基因的小鼠模型中还采用了该技术进行研究,MEGF10基因能帮助星形胶质细胞来消除突触。携带缺陷的星形吞噬细胞的成体动物模型在其海马体中兴奋性突触的数量通常会表现为异常增加,通过联合研究后,研究者发现,这些增加的兴奋性突触会出现功能性受损的表现,从而导致MEGF10缺失的动物模型出现学习和记忆形成的缺陷。

研究者认为,通过这一过程至少能在成体海马体CA1区域阐明,星形胶质细胞就是消除突触的主要参与者,而其功能则对于控制突触的数量和可塑性必不可少。目前研究人员刚刚开始理解突触的消除是如何影响大脑的成熟和内平衡的;在研究人员对其它模型大脑区域的初步研究数据中,他们发现,每个区域的星形胶质细胞的突触消除速率似乎都是不同的,于是他们推测多种内外部因素或许会影响星形胶质细胞调节每个区域的回路。

最后研究者Chung说道,我们长期的研究目标是理解星形胶质细胞所介导的突触转换如何影响多种神经性疾病的开始和进展;研究人员提出了一种有趣的假设,即调节星形胶质细胞的吞噬作用来恢复突触的连接性或许能作为一种新型策略来治疗多种人类大脑障碍。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Lee, JH., Kim, Jy., Noh, S. et al. Astrocytes phagocytose adult hippocampal synapses for circuit homeostasis. Nature (2020). doi:10.1038/s41586-020-03060-3

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