研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的混合腦細(xì)胞，它是神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞之間的橋梁。這種細(xì)胞可以釋放神經(jīng)遞質(zhì)，可能會影響癲癇和記憶鞏固等疾病，為神經(jīng)科學(xué)研究和潛在治療提供了前景廣闊的途徑。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新的混合腦細(xì)胞，它具有神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞的共同屬性。這一發(fā)現(xiàn)可以解決神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域長期以來關(guān)于星形膠質(zhì)細(xì)胞在突觸傳遞中的作用的爭論。
構(gòu)成大腦的兩大細(xì)胞家族--神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞--暗中隱藏著一種介于這兩類細(xì)胞之間的混合細(xì)胞。自神經(jīng)科學(xué)誕生以來，人們就認(rèn)識到大腦的運(yùn)作主要?dú)w功于神經(jīng)元及其通過網(wǎng)絡(luò)快速闡述和傳遞信息的能力。為了支持神經(jīng)元完成這項(xiàng)任務(wù)，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)揮了一系列結(jié)構(gòu)、能量和免疫功能，并穩(wěn)定生理常數(shù)。
其中一些被稱為星形膠質(zhì)細(xì)胞的膠質(zhì)細(xì)胞緊密地包圍著突觸，突觸是神經(jīng)元之間釋放神經(jīng)遞質(zhì)以傳遞信息的接觸點(diǎn)。因此，神經(jīng)科學(xué)家長期以來一直認(rèn)為，星形膠質(zhì)細(xì)胞可能在突觸傳遞中發(fā)揮著積極作用，并參與信息處理。然而，迄今為止為證明這一點(diǎn)而進(jìn)行的研究結(jié)果相互矛盾，尚未達(dá)成明確的科學(xué)共識。
洛桑大學(xué)（UNIL）生物與醫(yī)學(xué)學(xué)院基礎(chǔ)神經(jīng)科學(xué)系和日內(nèi)瓦維斯生物與神經(jīng)工程中心（Wyss Center for Bio and Neuroengineering）的神經(jīng)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種具有星形膠質(zhì)細(xì)胞特征的新細(xì)胞類型，并表達(dá)了突觸傳遞所需的分子機(jī)制，從而結(jié)束了多年來的爭議。
謎題的關(guān)鍵
為了證實(shí)或反駁星形膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)元一樣能夠釋放神經(jīng)遞質(zhì)的假設(shè)，研究人員首先利用現(xiàn)代分子生物學(xué)方法仔細(xì)研究了星形膠質(zhì)細(xì)胞的分子內(nèi)容。他們的目標(biāo)是找到快速分泌谷氨酸（神經(jīng)元使用的主要神經(jīng)遞質(zhì)）所需機(jī)制的痕跡。
'單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)方法的精確性使我們能夠證明，在具有星形膠質(zhì)細(xì)胞特征的細(xì)胞中，存在著負(fù)責(zé)填充神經(jīng)元囊泡以釋放谷氨酸的囊泡蛋白 VGLUT 的轉(zhuǎn)錄本。這些轉(zhuǎn)錄本在小鼠細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，在人類細(xì)胞中也明顯保留。我們還在這些細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了其他特殊蛋白質(zhì)，它們對谷氨酸能囊泡的功能及其與其他細(xì)胞快速交流的能力至關(guān)重要。'
新功能細(xì)胞
接下來，神經(jīng)科學(xué)家們試圖找出這些混合細(xì)胞是否具有功能性，即是否能夠以與突觸傳遞相當(dāng)?shù)乃俣葘?shí)際釋放谷氨酸。為此，研究小組使用了一種先進(jìn)的成像技術(shù)，該技術(shù)可以在腦組織和活體小鼠體內(nèi)觀察囊泡釋放谷氨酸的情況。
這項(xiàng)研究的共同負(fù)責(zé)人、UNIL 名譽(yù)教授兼 Wyss 中心客座教授 Andrea Volterra 說：'我們發(fā)現(xiàn)了一個星形膠質(zhì)細(xì)胞亞群，它們對快速釋放谷氨酸的選擇性刺激做出反應(yīng)，這種反應(yīng)發(fā)生在這些細(xì)胞的空間限定區(qū)域，讓人聯(lián)想到突觸。'
此外，谷氨酸的釋放還對突觸傳遞產(chǎn)生影響，并調(diào)節(jié)神經(jīng)元回路。研究小組通過抑制雜交細(xì)胞表達(dá)VGLUT，證明了這一點(diǎn)。
這項(xiàng)研究的第一作者、UNIL 高級研究員 Roberta de Ceglia 說：'它們是調(diào)節(jié)神經(jīng)元活動的細(xì)胞，控制著神經(jīng)元的交流和興奮水平。研究表明，如果沒有這種功能性機(jī)制，長期延時（一種參與記憶機(jī)制的神經(jīng)過程）就會受損，小鼠的記憶力也會受到影響。'
與大腦病理學(xué)的聯(lián)系
這一發(fā)現(xiàn)的影響延伸至大腦疾病。通過專門破壞谷氨酸能星形膠質(zhì)細(xì)胞，研究小組證實(shí)了對記憶鞏固的影響，同時還觀察到了與癲癇等病癥的聯(lián)系，癲癇發(fā)作會加劇。最后，這項(xiàng)研究表明，谷氨酸能星形膠質(zhì)細(xì)胞還在調(diào)節(jié)參與運(yùn)動控制的大腦回路中發(fā)揮作用，可以為帕金森病提供治療目標(biāo)。
'在神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞之間，我們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)了一種新型細(xì)胞。它的發(fā)現(xiàn)開辟了巨大的研究前景。我們接下來的研究將探索這種細(xì)胞對阿爾茨海默病記憶損傷的潛在保護(hù)作用，以及它在其他區(qū)域和病理中的作用。'
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