神經膠質細胞——不只是大腦「後勤部隊」—新聞—科學網

2020-12-01 科學網

 

■朱海亮

在過去人們的認知中，神經膠質細胞一直執行著大腦「後勤部隊」的任務，但近期美國《科學》雜誌刊載的報告顯示，神經膠質細胞也能夠參與指揮神經元發育，精確控制神經元的生長位置和分化方向等。神經膠質細胞也因此開始引起越來越多人的關注。

何為神經膠質細胞

神經元是構成神經系統結構和功能的基本單位，神經膠質細胞是神經組織中除神經元以外的另一大類細胞，其廣泛分布於中樞和周圍神經系統。與神經元一樣，神經膠質細胞也有突起，但無樹突和軸突之分，與神經元不同的是膠質細胞可終身具有分裂增殖的能力。

在中樞神經系統內，神經膠質細胞的數量遠遠超過神經元，且與神經元的數量比隨動物的進化而增加，人類中樞神經系統中數量比約為10：1，在大腦皮層中約為2：1。在中樞神經系統中的神經膠質細胞主要有星形膠質細胞、少突膠質細胞（與前者合稱為大膠質細胞）和小膠質細胞等。

神經膠質細胞的「工作」內容

神經膠質細胞對神經元有支持、修復和促進再生的作用。星形膠質細胞是最大的神經膠質細胞，它有許多長突起，這些突起交織成網，或相互連接成支架，在大腦和脊髓中構成支持神經元胞體和纖維的支架。當腦和脊髓受損傷時，小膠質細胞會轉化為巨噬細胞，參與對變性壞死的神經組織碎片的清除。同時，由於膠質細胞具有終身保持細胞分裂的能力，當神經元尤其是腦和脊髓神經元發生病變、損傷、衰老而死亡時，膠質細胞特別是星形膠質細胞可通過增生填補缺損，從而起到修復和再生作用。

神經膠質細胞能向神經元輸送營養物質和排除代謝產物，主要表現在兩方面：一是神經膠質細胞通過血管周足和突起連接毛細血管與神經元；二是星形膠質細胞可以合成和分泌多重生物活性物質以及多種神經營養因子。星形膠質細胞能攝取神經元釋放的穀氨酸和氨基丁酸，再轉變為穀氨醯胺轉運回神經元內，從而消除胺基酸遞質對神經元的持續作用，同時也為神經元合成胺基酸類遞質提供前體物質。

神經膠質細胞還可起分隔神經元的絕緣作用。少突膠質細胞可形成神經纖維髓鞘，以此防止神經衝動傳導時的電流擴散，對傳導的絕緣性有重要作用。星形膠質細胞的突起形成的血管周足是組成血腦屏障的重要部分，它可依賴內皮細胞旁分泌的相互作用，與內皮細胞一起共同維持血腦屏障。星形膠質細胞還能釋放多種化學因子，快速調節血腦屏障的通透性。

神經膠質細胞有助於維持神經元的正常活動。神經元活動時，隨著鉀離子K+的釋放，細胞外液中K+濃度將升高，而細胞外的高K+可能會干擾神經元的正常活動。星形膠質細胞膜上的鈉泵活動可將細胞外過多的K+泵入胞內，並通過縫隙連接將其分散到其他神經膠質細胞中，以維持細胞外合適的K+濃度，以此限制神經元的去極化程度，使其興奮性不致過強，有助於神經元正常活動的維持。

膠質細胞能通過探查神經元的放電和彼此之間的交流，從而調節神經元的活性。星形膠質細胞能通過調節縫隙連接的通透性影響神經信號的傳導，從而相互作用、協調反應，共同參與對神經元活動的調節。在神經系統發育時期，星形膠質細胞能引導神經元向一定部位遷移，並能誘導神經元突起的生長。

神經膠質細胞在疾病中的「身影」

研究表明神經膠質細胞導致的慢性炎症反應與神經系統退行性疾病之間具有很強的相關性。在多種急性和慢性的神經退行性疾病當中，神經膠質細胞活化後分泌細胞因子等炎症因子對神經元存活具有毒性作用。下面介紹幾種疾病與神經膠質細胞的關係。

癲癇發生部位發現有反應性膠質細胞增生。當星形膠質細胞功能受損時，可導致癲癇的發作。癲癇發生後造成星形膠質細胞的激活，從而導致增生和肥大。激活的星形膠質細胞成為神經元異常放電與損害的重要促進機制，從而促使癲癇反覆發作。神經膠質細胞增生一方面保護神經元免於損傷，另一方面也促使小膠質細胞的分化導致神經元的損傷加重。

阿爾茨海默病是一種神經退行性疾病。星形膠質細胞可以直接產生Aβ（與阿爾茨海默病發生、發展有關的澱粉蛋白）並促使其沉積導致老年斑的形成，還可以加劇Aβ誘導的神經元死亡。雖然活化的小膠質細胞可吞噬和清除壞死細胞及Aβ沉積，有一定的保護作用，但小膠質細胞的活化會導致鐵離子的異常釋放、Aβ通路激活等多種情況發生，總體上將表現出促進阿爾茨海默病進展。故抑制小膠質細胞活化已成為治療阿爾茨海默病的研究熱點之一。

帕金森病的主要病理特徵為中腦黑質緻密部多巴胺能神經元進行性變性壞死。神經膠質細胞在帕金森病的病理過程中可以合成抗氧化應激、吞噬致病蛋白與壞死組織，一定程度上保護了多巴胺能神經元。然而，小膠質細胞對外界環境刺激十分敏感，當受到炎症、毒性物質刺激時，可迅速活化為阿米巴樣，從而產生大量自由基和神經毒性物質導致多巴胺能神經元變性、壞死。這是構成帕金森炎症損傷機制的重要環節。

神經膠質細胞還與肌萎縮側索硬化、多發性硬化、糖尿病性視網膜病變等多種疾病相關。故以膠質細胞為靶點的藥物的研發和臨床運用，將在多種重大疾病的治療中發揮不可估量的作用。

（作者系本報特約撰稿人、南京大學生命科學學院教授）

《中國科學報》 (2017-12-21 第6版 前沿)

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