新聞資訊   News
聯系我們   Contact
搜索   Search
你的位置:首頁 > 新聞資訊 > 行業新聞

免疫細胞的一個意想不到的作用

2020-12-16 10:35:35      點擊:

作為大腦免疫系統的重要組成部分,長期以來的理論認為,小膠質細胞不斷伸展和收縮細胞質向四面八方運作目的是感知病原體的入侵或感知創傷。但是,根據 Gladstone 研究所高級研究員 Katerina Akassoglou 博士的猜測:一個細胞不會為某些未發生的事情花費這么多能量。他猜測,小膠質細胞的不停運動可能與大腦正常功能有關。

事實證明,是對的。

最近他們在《Nature Neuroscience》雜志上發表的一項研究表明,小膠質細胞的監測行為有助于防止大腦中的癲癇活動(或過度興奮性)。這些發現可能為幾種疾病開辟新的治療途徑,因為過度興奮是許多神經系統疾病的特征,包括阿爾茨海默氏癥、癲癇和自閉癥。

2003 年,Akassoglou 在博士后研究期間,第一次在顯微鏡下目睹了小膠質細胞的監測行為。她知道,要了解這些細胞,就必須找到一種方法來 “凍結” 它們的運動。

“說起來容易做起來難——我們花了 10 年的時間才想出如何阻止它們移動,”Akassoglou 說,她現在是加州大學舊金山分校(UCSF)的神經學教授。“有很多方法可以殺死這些細胞,但是它們都消失了,你從哪里研究它們的運動呢。要想找到一種既能讓它們活下來,又能阻止它們對大腦進行調查的方法,這是非常具有挑戰性的。”

在她的大腦監控小組中,她建立了第一個細胞仍在活動,但它們的觸手不能再活動了的小膠質細胞模型。然后,這個項目的目標只是觀察發生了什么。

“這純粹是出于好奇心,”Akassoglou 說。我們只是想知道,為什么這些細胞一直在運動,如果它們停止運動,大腦會發生什么變化?”

起初,似乎什么也沒有發生,“冰凍” 的小膠質細胞似乎正常。直到有一天,Victoria Rafalski 意外地發現一只老鼠癲癇發作。

“那時候我們意識到,由于小膠質細胞功能不正常,老鼠有自發性癲癇發作,”Rafalski 博士說,她是該研究的第一作者,也是 Akassoglou 實驗室的前博士后學者。“這是我們第一次發現這些細胞的監視可能抑制癲癇發作。這也給了我們一個提示,為什么它們需要不斷地運動——抑制癲癇發作對大腦來說也許需要不間斷的工作。”

為了進一步研究,研究人員依靠顯微鏡和圖像分析的最新技術進步。他們將這些方法結合起來,開發出自己的方法,觀察活體大腦中小膠質細胞和活動神經元之間的相互作用,即老鼠在輪子上奔跑,同時胡須被撓癢癢。

科學家們發現小膠質細胞并不是隨意伸展它們的觸手。相反,小膠質細胞主要接觸活躍的神經元,一個接一個,而對非活動神經元的關注較少。重要的是,當小膠質細胞接觸到一個活躍的神經元時,該神經元的活動不會進一步增加。

“小膠質細胞似乎能感覺到哪個神經元將變得過度活躍,并通過與之接觸來控制它,從而防止神經元的活動升級,” 該研究的另一位第一作者,Mario Merlini 解釋道。” 相比之下,在我們的老鼠模型中,小膠質細胞的活動被凍結了,我們發現附近神經元的活動不斷增加,有點像恒溫箱壞了的加熱器。這改變了我們對大腦中神經元活動如何調節的思考。小膠質細胞不是開關開關,而是大腦的恒溫器,控制著過度的神經元活動。”

這些發現有助于研究小組發現小膠質細胞監測的生理作用;小膠質細胞通過防止神經元過度活躍或過度興奮,對維持神經元活動在正常范圍內至關重要。

“在癲癇患者和其他更容易發生癲癇的情況下,如阿爾茨海默病和自閉癥,可以觀察到網絡的過度興奮性,” 該研究的合著者、副研究員 Jorge Palop 博士說。“而且,過度活躍的大腦會導致大量神經元同時激活(或變得活躍),這一過程被稱為超同步,可能導致自發性癲癇發作。我們的研究可以為高興奮性疾病的干預提供一種新的方法。”

“在許多腦部疾病中,小膠質細胞觀察大腦的能力受到損害,”Akassoglou 說。“我們現在有了一個模型來研究受損的小膠質細胞對疾病(包括阿爾茨海默氏癥、多發性硬化癥)大腦炎癥和認知能力的影響,以及病毒(如 COVID-19)對大腦的感染。”

通過使用藥物激活劑迫使小膠質細胞伸展其分支,大腦中的過度活躍可以被逆轉。在這項研究中,這種方法恢復了小膠質細胞在觸須時的活動,并使神經元活動恢復到正常水平。Akassoglou 和她的團隊現在正在擴展這些研究,以測試疾病模型中任何可能的有益效果。

“通過解開小膠質細胞不斷運動的謎團,我們現在有了治療毀滅性腦疾病的新線索,”Akassoglou 說。

原文檢索:Microglial Gi-dependent dynamics regulate brain network hyperexcitability