英国科学家确定星形胶质细胞新功能

2010-9-13 11:01 来源: 中国科学院
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脑干中的星形胶质细胞促成了对呼吸系统的调控,图为星形胶质细胞。

  除了供养神经细胞以外,星形胶质细胞的作用在近些年来变得愈发明显。如今,英国科学家发现,脑干中的星形胶质细胞促成了对呼吸系统的调控,从而在这些细胞的技能目录上又增加了一个新的条目。

  由于星形胶质细胞在神经细胞与脉管系统之间提供了一种关联,因此英国伦敦大学学院的Alexander V.Gourine和布里斯托尔大学的Sergey Kasparov及其同事,调查了这种细胞结合血液中的二氧化碳浓度和pH值,以及大脑软组织,进而向控制呼吸的脑干区域的化学敏感神经细胞转播信息的可能性。通过监测细胞内的Ca2+浓度,研究人员测量了延髓腹面(VSM)附近的星形胶质细胞对pH值变化的反应。对小鼠脑干切片的实验表明,pH值的一个0.2单位的降低能够导致VSM星形胶质细胞中Ca2+水平的直接增加。星形胶质细胞与VSM脉管系统相邻,对于pH值的变化尤为敏感。细胞对酸化的Ca2+的响应通过三磷酸腺苷(ATP)的释放而在星形胶质细胞网络中被传播。在小鼠脑干切片中,一个0.2单位的pH值的下降则触发了ATP在VSM中的释放,并且这种效应通过抑制ATP发出信号能够加以预防。

  那么,这些星形胶质细胞对pH值变化的响应如何与呼吸过程的控制联系起来呢?斜方体后核(RTN)——与VSM相邻——中的神经细胞已知能够响应化学物质,并且被认为在呼吸过程的中枢控制中扮演了一个角色。研究人员发现,一个pH值降低导致了去极化以及RTN神经细胞中的细胞内Ca2+的提升。通过抑制ATP发出信号,这些响应被中止,从而意味着它们被ATP所调节。为了更进一步证实星形胶质细胞活化与RTN神经细胞活化之间存在联系,研究人员使用光遗传学工具在脑干切片中的VSM星形胶质细胞中有选择性地触发了Ca2+响应。这引发了一次重大的ATP释放,以及RTN神经细胞依赖于ATP的去极化。此外,VSM星形胶质细胞的光遗传学活化在切断迷走神经的且进行人工通气的麻醉小鼠中增强了呼吸活动。研究人员在最近出版的美国《科学》杂志上报告了这一研究成果。

  研究人员指出,这项研究表明了星形胶质细胞在对呼吸必不可少的一个重要稳态反射的运转中所扮演的一个意想不到的角色——这个角色曾被假设通过确定脑干中的神经细胞种群而加以实现。