星形膠質細胞通過吞噬成人海馬體神經突觸穩定腦電路

2020-12-27 科學網

星形膠質細胞通過吞噬成人海馬體神經突觸穩定腦電路

作者：

小柯機器人

發布時間：2020/12/25 15:05:24

2020年12月23日出版的《自然》雜誌在線發表了韓國科學技術高等研究院Won-Suk Chung和韓國腦科學研究所Hyungju Park團隊合作的最新研究成果。他們發現星形膠質細胞通過吞噬成人海馬神經突觸來穩定電路。

在本研究中，研究人員發現星形膠質細胞的吞噬作用對於維持正常海馬體突觸的連接性和可塑性至關重要。通過使用螢光標記吞噬報告基因，研究發現，成年小鼠海馬CA1區的神經膠質吞噬作用消除了興奮性和抑制性突觸。出乎意料的是，研究人員發現星形膠質細胞在神經元活動依賴的興奮性突觸消除中起主要作用。

此外,星形膠質細胞吞噬受體MEGF10缺失的小鼠表現出興奮性突觸消除減少，從而導致過多功能受損突觸的累積。最後，Megf10基因敲除小鼠表現出長期突觸可塑性缺陷和海馬記憶形成受損。總的來說，該研究數據提供的有力證據表明星形膠質細胞通過MEGF10消除了成年海馬體中不必要的興奮性突觸連接，並且星形細胞的這種功能對於維持電路連通性和認知功能至關重要。

據介紹，在成年海馬體中不斷發生突觸的形成和清除。但是，尚不清楚成年大腦中突觸消除的確切功能及其調控方式。

附：英文原文

Title: Astrocytes phagocytose adult hippocampal synapses for circuit homeostasis

Author: Joon-Hyuk Lee, Ji-young Kim, Seulgi Noh, Hyoeun Lee, Se Young Lee, Ji Young Mun, Hyungju Park, Won-Suk Chung

Issue&Volume: 2020-12-23

Abstract: In the adult hippocampus, synapses are constantly formed and eliminated1,2. However, the exact function of synapse elimination in the adult brain, and how it is regulated, are largely unknown. Here we show that astrocytic phagocytosis3 is important for maintaining proper hippocampal synaptic connectivity and plasticity. By using fluorescent phagocytosis reporters, we find that excitatory and inhibitory synapses are eliminated by glial phagocytosis in the CA1 region of the adult mouse hippocampus. Unexpectedly, we found that astrocytes have a major role in the neuronal activity-dependent elimination of excitatory synapses. Furthermore, mice in which astrocytes lack the phagocytic receptor MEGF10 show a reduction in the elimination of excitatory synapses; as a result, excessive but functionally impaired synapses accumulate. Finally, Megf10-knockout mice show defective long-term synaptic plasticity and impaired formation of hippocampal memories. Together, our data provide strong evidence that astrocytes eliminate unnecessary excitatory synaptic connections in the adult hippocampus through MEGF10, and that this astrocytic function is crucial for maintaining circuit connectivity and thereby supporting cognitive function. In adult mice, astrocytes carry out phagocytosis of excitatory hippocampal synapses through MEGF10 to maintain synaptic and circuit homeostasis.

DOI: 10.1038/s41586-020-03060-3

Source: https://www.nature.com/articles/s41586-020-03060-3

相關焦點

  • 法國科學家發現星形膠質細胞或是形成記憶關鍵
    「越來越清楚的是，在健康的成人大腦中，星形膠質細胞遠比支持細胞重要得多。它們在各種複雜和基本的功能中發揮直接作用，包括通過突觸進行神經元通訊和調節神經迴路功能，」貝勒幹細胞和再生醫學中心成員、神經外科學教授班傑明·德寧博士說。「在這項研究中，我們發現了星形膠質細胞在正常大腦功能中的新作用。」
  • 「吞噬記憶」的小膠質細胞 或讓記憶調控有跡可循
    經過3年多的努力，浙江大學醫學院谷巖研究員課題組和王朗副研究員課題組首次發現，用於免疫的小膠質細胞通過清除突觸而引起記憶遺忘，並進一步發現補體信號通路參與了小膠質細胞介導的遺忘。該研究發表於國際頂級期刊《科學》上。
  • 亦正亦邪,星形膠質細胞與老年痴呆的「愛恨情仇」
    星形膠質細胞，作為膠質細胞的一種，在哺乳動物的腦內普遍存在，其分布在神經細胞的胞體和樹突軸突之間，起著支持、引導和分隔神經細胞的作用。同時，星形膠質細胞也可以分泌許多細胞因子和神經營養因子，增強神經元的存活，發揮調節和保護神經元的作用。
  • 研究揭示星形膠質細胞抗炎活性機制
    研究揭示星形膠質細胞抗炎活性機制 作者：小柯機器人 發布時間：2021/1/7 14:51:09 美國哈佛醫學院Francisco J. Quintana團隊取得一項新突破。
  • 反應性星形膠質細胞中的線粒體-內質網接觸促進血管重塑
    反應性星形膠質細胞中的線粒體-內質網接觸促進血管重塑 作者：小柯機器人 發布時間：2020/3/28 21:50:52 德國科隆大學Matteo Bergami、馬克斯普朗克衰老生物學研究所 Elisa Motori等研究人員合作發現
  • 科學家研究發現低氧時腦雌激素是腦保護的關鍵
    為了了解星形膠質細胞是如何發揮這種增強作用的，他們敲除了酶芳香化酶，這是雌激素產生的關鍵，在他們的動物模型中，前腦的神經元是人腦最大的區域。 他們發現神經元製造的雌激素在缺血時有保護作用，這是通過抑制成纖維細胞生長因子FGF 2的信號來實現的，FGF 2也是神經元製造的，已知可以抑制星形膠質細胞的激活，Brann和他的同事寫道。正常情況下，神經元使用這種GF2制動來防止星形膠質細胞的反應失控。
  • 浙江大學腦科學與腦醫學學院成立一周年!科研成果彙編
    該研究首次發現外周神經膠質細胞可以直接感受環境氣味刺激，並通過GABA神經遞質，實時抑制嗅覺神經元的活性，從而引起嗅覺適應性。接下來，通過在AMsh 膠質細胞中表達光敏感通道蛋白（CoChR），採用光遺傳學方法特異性操控AMsh膠質細胞活性，研究人員發現AMsh膠質細胞被激活以後，能夠通過釋放抑制性神經遞質GABA，作用於ASH感覺神經元上的離子型GABA受體LGC-38，抑制ASH神經元對氣味分子的響應，進而調節氣場環境（IAA）中動物的嗅覺行為學模式。
  • 最新研究進展 | 行為和神經退行性疾病中的腸道微生物分子
    未經抗生素治療的動物表現出神經營養因子水平的改變，例如腦源性神經營養因子（BDNF）以及異常的神經肽和神經遞質水平，所有這些反過來可以影響關鍵的神經發育過程，如神經發生，突觸發生，突觸成熟和修剪，以及神經活動。
  • 神經退行疾病治療新途徑:中國科學家為小鼠再生視神經節細胞
    人類的視神經節細胞能否再生？帕金森患者是否能通過該方法被治癒？《細胞》期刊發表的一項中國科學家團隊研究，有望為未來眾多神經退行性疾病的治療提供一個新的途徑。1億多人患有神經退行性疾病人類的神經系統包含成百上千種不同類型的神經元細胞。
  • 腦科學日報:創新來自於腦功能的奇妙耦合;汪星人有多善解人意?
    此外，通過在自由活動的小鼠中進行「二選一」任務測試的鈣離子成像來評估這些神經元中存在的任務相關信號的多樣性。2，Nat Neurosci：星形膠質細胞或能改善機體的決策制定來源：生物谷近日，一項刊登在國際雜誌Nature Neuroscience上的研究報告中，來自西班牙國家研究委員會等機構的科學家們通過研究發現，星形膠質細胞或能改善機體的決策制定過程
  • 運動學習可通過促進少突膠質細胞再生或存活促進神經再髓鞘化
    前言既往認為成熟的少突膠質細胞不參與神經的再髓鞘化，但是最近對脫髓鞘損傷的大型動物模型的研究表明，成熟少突膠質細胞可以產生新的髓鞘。此外，神經元活動可以調節朗飛氏結間長度和髓鞘厚度，這意味著成熟少突膠質細胞可以通過神經活動依賴的方式調節髓鞘形成過程。因此，在脫髓鞘損傷後，機體可能存在內源性機制，通過新生和倖存的少突膠質細胞調節髓鞘的修復。在人類和齧齒動物中，運動學習可通過誘導成熟中樞神經系統中少突膠質細胞前體細胞（OPCs）的增殖和分化（類似於脫髓鞘損傷時的OPC反應）改變白質結構。
  • 嚙齒類膠質細胞視網膜血管系統的發育
    通過三種不同的染色方法，我們發現在光學顯微鏡下，成年齧齒動物的BRB至少由內皮細胞、基底膜和星形膠質細胞終足三部分組成。與血-腦屏障的內皮組織細胞、基膜、周細胞和星形神經膠質腫瘤細胞終足構成一個類似。2.電鏡下嚙齒類動物血視網膜屏障的發育。
  • 這個細胞逐漸吞噬人類記憶,科學家承認它的存在,但拿它沒辦法!
    它正在不斷吞噬人類記憶，怪不得容易「健忘」，都是它在「搞鬼」！自從人類出生後，大腦隨著生長發育，大腦的存在讓人類不斷創造出高科技的產品。正是因為擁有聰穎的大腦，讓人類在地球上有了質的飛躍。在研究的過程中意外地發現，我們的記憶可以被其他東西吞噬掉的，這聽起來有一點兒特別假，但是卻有實際證據，科學家把記憶分為兩種，一種是用於感知其他肢體反應的記憶，另一種是用於分辨事物的陳述性記憶，這兩者有很大的差別，在大腦中所儲存記憶的位置也各不相同。很多人的認知當中，我們的記憶是儲存在大腦的海馬體中。
  • 腦科學日報:可促進中樞神經系統再生的細胞;吃太多糖易患多動症
    此外，研究人員還確定了具有類似特徵的人類免疫細胞系，可促進神經系統修復。在這項實驗中，研究人員發現的是一種新型粒細胞，具有未成熟中性粒細胞的特徵，但具有神經保護和神經再生特性。將這種細胞注射給具有視神經損傷或脊髓神經纖維損傷的小鼠體內，能夠促進神經元存活和視網膜神經節細胞軸突再生。
  • 腦科學日報|Cell:恢復免疫系統可以支持腦損傷後的修復
    美國Stowers研究所（Stowers Institute for Medical Research）的科學家與合作者首次以原子解析度描述了大腦神經細胞中一種澱粉樣蛋白的結構，讓我們對這類常與神經疾病聯繫在一起的蛋白有了新的認識。具體來說，CPEB/Orb2在腦中有兩種結構形態，分別執行不同的功能，對於形成持久的記憶非常重要。