綠色為前突觸，白色為星形膠質細胞，藍色為小膠質細胞。被膠質細胞吞噬的前突觸為紅色。
發育中的大腦在學習和記憶的過程中會不斷地產生新的神經元連接——突觸。重要的連接會反覆出現，得到培養和強化，而那些不必要的連接則會被清除。成人的大腦也會經歷類似的修剪，但目前科學家們還不清楚成人大腦中突觸清除的方式和原因。
近日，來自韓國科學技術院的一組研究人員在《自然》雜誌上發表論文稱，他們發現了成人大腦可塑性和神經紊亂的潛在機制——星形膠質細胞。它會及時清除不必要的連接，保障大腦的可塑性。
論文作者、韓國科學技術院的生物科學系助理教授Won-Suk Chung表示：「這項發現對我們理解神經迴路在學習、記憶以及疾病過程中如何變化有著深遠的意義。突觸數量的變化與各種神經系統疾病的患病率具有極大關聯性，如自閉症譜系障礙、精神分裂症、額顳葉痴呆和癲癇。」
大腦灰質含有小膠質細胞和星形膠質細胞，這兩種互補的細胞共同支持著神經元和突觸。小膠質細胞是一線免疫防禦細胞，負責吞噬病原體和死亡細胞，星形膠質細胞則會幫助構建大腦，並通過控制神經元之間的信號傳導來維持體內平衡。「之前人們普遍認為，吞噬突觸是由小膠質細胞負責的。而我們發現，星形膠質細胞在成人的大腦神經元活動中不斷消除了過度和不必要的興奮性突觸連接。我們的論文挑戰了領域內的普遍共識。」Chung教授說。
在這項研究中，Chung教授的團隊開發了一種分子傳感器來檢測神經膠質細胞的突觸清除，並量化了細胞突觸清除的頻率和類型。此外，研究人員還構建了MEGF10基因（負責星形膠質細胞的突觸清除功能）敲除的小鼠模型，結果發現，該成年小鼠海馬體中的興奮性突觸數目異常增加，而且功能受損。此外，MEGF10敲除小鼠的學習和記憶形成也有障礙。「通過這一過程我們發現，至少在成年大腦海馬體的CA1區，星形膠質細胞是清除突觸的主要角色，其功能對控制突觸的數量和可塑性至關重要，」Chung說。
Chung教授指出，研究人員剛剛開始了解突觸清除對大腦成熟和內穩態的影響。初步數據表明，大腦不同區域的星形膠質細胞清除突觸的速率似乎不同。這可能受到了各種內外部因素的影響，接下來研究人員將進一步闡明這些變量。「我們的長期目標是了解星形細胞介導的突觸清除如何影響各種神經疾病的發生及發展。調節星形細胞吞噬來恢復突觸連接可能是一種治療大腦疾病的新策略。」Chung教授最後總結道。
科界原創
編譯：花花
審稿：西莫
責編：陳之涵
期刊來源：《自然》
期刊編號：0028-0836
原文連結：
https://medicalxpress.com/news/2020-12-astrocytes-plasticity-adult-brains.html
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