來源：生物世界 2023-09-11 11:10
最后，該研究還表明谷氨酸能星形膠質細胞還參與運動控制的大腦回路的調節(jié)，并可能為帕金森?。≒D）提供治療新靶點。
瑞士洛桑大學的研究人員在 Nature 期刊發(fā)表了題為：Specialized astrocytes mediate glutamatergic gliotransmission in the CNS 的研究論文。
該研究發(fā)現了一種對大腦功能至關重要的新型大腦細胞——谷氨酸能星形膠質細胞，這種細胞介于兩種常見的大腦細胞類型之間——神經元和膠質細胞。
這種特殊的細胞類型在促進記憶功能、參與運動控制、保護中樞神經系統中發(fā)揮重要作用，為星形膠質細胞在中樞神經系統（CNS）生理和疾病中的復雜作用提供了新見解，并為CNS疾?。òd癇、阿爾茨海默病、帕金森病等等）的治療提供了潛在靶點。
多模態(tài)星形膠質細胞-神經元通信控制大腦回路的組裝和功能。例如，通過快速釋放谷氨酸，星形膠質細胞可以控制突觸網絡的興奮性、可塑性和同步活動，同時也導致神經精神疾病中突觸網絡的失調。星形膠質細胞要想通過谷氨酸快速釋放進行信息交流，就必須具有類似神經元的Ca2+依賴性胞吐機制。然而，由于研究數據不一致和缺乏直接支持證據，這一機制是否存在受到質疑。
為了驗證星形膠質細胞是否也能神經元一樣釋放神經遞質，研究人員首先仔細研究了星形膠質細胞的基因表達情況，目的是找到快速分泌谷氨酸（神經元使用的主要神經遞質）所必需的機制。
研究團隊使用了單細胞轉錄組學技術，確定了9個在分子上不同的海馬區(qū)星形膠質細胞亞群，其中一個特殊亞群——谷氨酸能星形膠質細胞，其特異性表達突觸樣谷氨酸釋放機制，并定位于不同的海馬區(qū)位點。這種星形膠質細胞亞群中存在囊泡型谷氨酸轉運蛋白1（VGLUT1）的轉錄本，VGLUT1能夠特異性將谷氨酸裝載到突觸囊泡并促進其在突觸間隙的釋放。該研究還發(fā)現，這類細胞中還存在其他特殊蛋白質，對于谷氨酸能囊泡的功能以及與其他細胞快速信息交流的能力是必不可少的。
接下來，研究團隊嘗試驗證這種特殊的谷氨酸能星形膠質細胞是否有功能，也就是它們能否以與突觸傳遞相當的速度來釋放谷氨酸。為了做到這一點，研究團隊使用基于GluSnFR的原位和體內成像技術，可以看到大腦組織和活體小鼠中囊泡釋放的谷氨酸。
結果顯示，谷氨酸能星形膠質細胞會對選擇性刺激做出反應，快速釋放谷氨酸，這種反應發(fā)生在細胞的空間分隔區(qū)域，就像神經元的突觸一樣。此外，谷氨酸的釋放對突觸傳遞產生影響，并調控神經元環(huán)路，研究團隊通過抑制這些細胞的VGLUT的表達證明了這一點。
研究團隊表示，這種谷氨酸能星形膠質細胞能夠調控神經元活動，它們控制著神經元的交流水平和興奮程度。在小鼠模型中的研究顯示，如果沒有這種功能機制，長時程增強作用（一種涉及記憶機制的神經過程）就會受損，小鼠的記憶也會受到影響。
該研究還發(fā)現，這種谷氨酸能星形膠質細胞與大腦疾病有關。研究團隊通過特異性敲除這些谷氨酸能星形膠質細胞的VGLUT1，證實了這種細胞對記憶鞏固的影響，還觀察到了其與病理的聯系，例如導致癲癇發(fā)作加劇。
最后，該研究還表明谷氨酸能星形膠質細胞還參與運動控制的大腦回路的調節(jié)，并可能為帕金森病（PD）提供治療新靶點。
論文通訊作者 Andrea Volterra 表示，在神經元和膠質細胞之間，我們發(fā)現了一種新的細胞——谷氨酸能星形膠質細胞，這種特殊細胞發(fā)現開辟了巨大的研究前景。團隊接下來的研究將進一步探索這種類型的細胞對阿爾茨海默病的記憶損失的潛在保護作用，以及它在其他大腦區(qū)域和疾病中的作用。
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