星形膠質(zhì)細(xì)胞，是哺乳動(dòng)物腦內(nèi)分布最廣泛的一類細(xì)胞，也是膠質(zhì)細(xì)胞中體積最大的一種。它們伸展充填在神經(jīng)細(xì)胞的胞體及其突起之間，起支持、引導(dǎo)和分隔神經(jīng)細(xì)胞的作用。星形膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中數(shù)量最多的細(xì)胞，約占膠質(zhì)細(xì)胞的50%，具有連接血腦屏障（blood-brain barrier，BBB）上內(nèi)皮細(xì)胞與神經(jīng)元、維持胞外離子平衡和突觸神經(jīng)遞質(zhì)水平、釋放神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、影響突觸發(fā)生、通過(guò)縫隙連接和鈣波方式傳遞信息等作用。
單個(gè)星形膠質(zhì)細(xì)胞與不同的神經(jīng)元形成數(shù)量相當(dāng)可觀的突觸聯(lián)系，星形膠質(zhì)細(xì)胞也通過(guò)縫隙連接（gap junction）在脊髓背角形成致密的星形膠質(zhì)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)（astrocytic network）。與小膠質(zhì)細(xì)胞類似，星形膠質(zhì)細(xì)胞表面也有神經(jīng)遞質(zhì)的受體，能對(duì)外周刺激產(chǎn)生反應(yīng)。
在脊髓、神經(jīng)損傷或外周炎癥情況下，星型膠質(zhì)細(xì)胞可以合成和釋放谷氨酸等神經(jīng)遞質(zhì)以及IL-1β、IL-6、PGE2和NO等致炎物質(zhì)。但相對(duì)于小膠質(zhì)細(xì)胞，星形膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)外周的反應(yīng)往往出現(xiàn)的晚且持久。有人認(rèn)為，損傷或炎癥下脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞首先產(chǎn)生免疫反應(yīng)，激活的小膠質(zhì)細(xì)胞合成、釋放致炎細(xì)胞因子、PGs、NO等生物活性物質(zhì)激活星形膠質(zhì)細(xì)胞。另外，星形膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)對(duì)胞外K+的攝取、儲(chǔ)存和釋放，實(shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)元興奮性的調(diào)節(jié)作用。神經(jīng)元活動(dòng)引起胞外K+升高，星形膠質(zhì)細(xì)胞感知胞外K+后，引起K+內(nèi)流和膜去極化。研究顯示星形膠質(zhì)細(xì)胞Na/K+ATP酶介導(dǎo)的K+去除是鉀調(diào)節(jié)突觸活動(dòng)的主要機(jī)制。星形膠質(zhì)細(xì)胞還可以通過(guò)高親和力谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體GLT-1和GLAST攝取胞外谷氨酸，對(duì)于維持胞外低谷氨酸水平、維護(hù)谷氨酸能突觸的正常功能起重要作用，但在疼痛持續(xù)時(shí)星形膠質(zhì)細(xì)胞喪失這一功能。傷害性刺激或脊髓損傷引起胞內(nèi)Ca2+升高，Ca2+震蕩（oscillation）在星形膠質(zhì)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)中形成Ca2+波，并在星形膠質(zhì)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)內(nèi)擴(kuò)散，激活遠(yuǎn)處星形膠質(zhì)細(xì)胞合成和釋放神經(jīng)元或膠質(zhì)細(xì)胞興奮性物質(zhì)。膠質(zhì)細(xì)胞鈣信號(hào)傳遞是膠質(zhì)細(xì)胞-膠質(zhì)細(xì)胞、神經(jīng)元-膠質(zhì)細(xì)胞交互作用的重要途徑。傷害性信息通過(guò)星形膠質(zhì)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)處擴(kuò)散為解釋區(qū)域外疼痛（extraterritorial pain）和鏡像痛（mirror-image pain）提供了生物學(xué)基礎(chǔ)。事實(shí)上，抑制脊髓p38絲裂原激活蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）、脊髓炎癥細(xì)胞因子（IL-1、TNF-α、IL-6）、抑制膠質(zhì)細(xì)胞的激活以及connexin的解耦合（uncoupling）均可阻止單側(cè)坐骨神經(jīng)炎癥性神經(jīng)痛模型上的鏡像痛的形成。
在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞均能與神經(jīng)元相互作用。在脊髓和大腦內(nèi)，突觸前神經(jīng)元、突觸后神經(jīng)元與星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞形成“突觸四聚體”（tetrapartite synapse）。在病理狀態(tài)下，如坐骨神經(jīng)結(jié)扎大鼠L4～L5脊髓背角膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)發(fā)生變化，突觸前神經(jīng)元、突觸后神經(jīng)元以及活化的膠質(zhì)細(xì)胞在脊髓背角形成一個(gè)完整的信息傳遞單位，產(chǎn)生疼痛。比如，在實(shí)驗(yàn)性神經(jīng)痛模型上，脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體參與突觸間隙谷氨酸水平的調(diào)節(jié)，從而增加脊髓神經(jīng)元的活性。此外，神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞均能表達(dá)致炎細(xì)胞因子及其受體，這些細(xì)胞因子通過(guò)多種方式參與調(diào)節(jié)疼痛信息傳遞過(guò)程。激活膠質(zhì)細(xì)胞上的這些細(xì)胞因子受體可引起膠質(zhì)細(xì)胞的增生和致炎細(xì)胞因子的釋放，而激活神經(jīng)元上的這些細(xì)胞因子受體則可快速改變神經(jīng)元的興奮性。例如，神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞上的TNF-α受體激活腫瘤壞死因子相關(guān)因子2（tumor necrosis factor associated factors，TRAF2），繼而激活轉(zhuǎn)錄因子激活蛋白1（activator protein 1，AP1）和NF-κB信號(hào)通路，觸發(fā)細(xì)胞因子和酶（iNOS、COX-2）轉(zhuǎn)錄和釋放，從而合成NO和PGs，最終放大疼痛信息。
星形膠質(zhì)細(xì)胞不僅有神經(jīng)保護(hù)作用，也可能是某些疾病的罪魁禍?zhǔn)?，它們破壞神?jīng)細(xì)胞并促進(jìn)多種神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生。2012年，發(fā)現(xiàn)兩種不同類型的反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞——A1和A2，在LPS刺激下，靜息星形膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>A1s，后者可以產(chǎn)生大量的炎癥因子。A2s由腦中氧缺乏所誘導(dǎo)，在中風(fēng)期間發(fā)生。 A2s在中風(fēng)部位附近分泌支持神經(jīng)元生長(zhǎng)，保證神經(jīng)元健康及存活的物質(zhì)?；加邪柎暮Ｄ?，帕金森病，亨廷頓病，肌萎縮性側(cè)索硬化和多發(fā)性硬化的人腦組織中，可觀察到大量的A1s優(yōu)先聚集在病灶區(qū)。如自阿爾茨海默氏病患者前額葉皮質(zhì)（疾病活躍部位）中近60％的星形膠質(zhì)細(xì)胞都處于A1狀態(tài)。因?yàn)?/span>A1s對(duì)神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細(xì)胞具有高度毒性，這些發(fā)現(xiàn)意味著A1形成驅(qū)動(dòng)著這些疾病中的神經(jīng)變性。
聯(lián)系客服
