多篇文章聚焦科學家們近年來在星形膠質細胞研究上的新進展!

本文中，小編盤點了多篇文章，共同聚焦科學家們近年來在星形膠質細胞研究上取得的新進展，分享給大家！

圖片來源：Lucas Cheadle

【1】Science子刊：揭示飲酒會導致小膠質細胞吞噬和修剪突觸，引發焦慮

doi：10.1126/scisignal.aba5754

在一項新的研究中，來自葡萄牙波爾圖大學的研究人員發現在雄性小鼠中，連續10天飲酒達到暴飲水平（對人類而言，平均一個人每天大約喝五次酒）可增強前額葉皮層小膠質細胞中的Src-TNF信號轉導，從而增強它們的吞噬能力並導致異常的突觸修剪，最終導致突觸損失和焦慮樣行為。總體而言，這些結果表明小膠質細胞的異常突觸修剪可能在酒精濫用引起的突觸傳遞缺陷中起重要作用。相關研究結果發表在Science Signaling期刊上。

神經炎症被認為是酒精引起的大腦損傷的一個主要因素。之前的多項研究（包括5周大的雌性小鼠飲酒持續20周，乙醇濃度大約為140 mg/dl；給6至8周大的雌性小鼠餵食乙醇濃度大約為215 mg/dl的液體飲食，持續5周）已表明，重度飲酒會觸發促炎性細胞因子表達特徵，並伴有神經膠質增生。然而，儘管暴飲水平的重複性飲酒誘導了神經免疫激活和興奮性突觸喪失，但是在這項新的研究中，這些作者發現在雄性小鼠模型中，這未產生經典的促炎性細胞因子表達特徵。相反，他們的數據更符合之前的多項轉錄組學研究，尤其是一項RNA測序研究：來自小鼠前額葉皮層的小膠質細胞長期暴露於酒精（使用隔日兩瓶的選擇模式）不會誘發典型的促炎性細胞因子表達特徵。同樣，在這些作者開發的乙醇暴露模型中，TLR4的轉錄表達明顯下降，這與之前的一項表明體外培養的人外周血單核細胞急性暴露於酒精可抑制TLR4信號轉導的研究更為一致。因此，乙醇暴露的劑量和持續時間似乎會不同地影響神經免疫激活和小膠質細胞促炎信號轉導。

【2】Neuron：揭秘小膠質細胞在大腦中塑造神經迴路的分子機制

doi：10.1016/j.neuron.2020.08.002

日前，一篇發表在國際雜誌Neuron上的研究報告中，來自冷泉港實驗室等機構的科學家們通過研究表示，免疫細胞在微調大腦神經迴路方面或許扮演著意想不到的角色，稱之為小膠質細胞的免疫細胞不僅能夠保護大腦免於感染和炎症，而且還能幫助塑造發育中的大腦迴路，本文研究結果表明，小膠質細胞還能指導神經元對感覺線索產生反應從而修飾自身的連接性。

這項研究中，研究人員深入揭示了生物學和外部世界之間的關聯，研究者Lucas Cheadle表示，我們非常感興趣研究神經迴路是如何對感官體驗做出反應的；在很大程度上，大腦的總體結構和連接時在出生時就已經完成的，但其確實需要來自環境的強有力的反饋才能夠促進大腦成熟，當動物與周圍環境相互作用時，一些神經元的連接就會被消除，而另一些連接則會被加強，而對於人類而言，這一過程可能會持續到出生後十年時間。

【3】Cell：小膠質細胞通過吞噬胞外基質為新的突觸形成讓出空間

doi：10.1016/j.cell.2020.05.050

為了製造新的記憶，我們的腦細胞首先必須找到彼此。從神經元長長的有分支的觸角末端伸出的小突起將這些神經元連接在一起，這樣它們就可以交談。這些細胞聊天的埠被稱為突觸，在整個大腦中發現了數萬億個突觸，這讓我們能夠呈現新的知識。但是，科學家們仍在了解這些連接如何對新的經歷和信息作出反應。如今，在一項新的研究中，來自美國加州大學舊金山分校的研究人員令人吃驚地發現了一種大腦免疫細胞幫助解決問題的新方法。相關研究結果發表在Cell期刊上。

【4】Science：浙大科學家揭示小膠質細胞在記憶調節中起著關鍵作用

doi：10.1126/science.aaz2288

小膠質細胞是大腦中的常駐免疫細胞，它們是第一反應者，總是在尋找發生差錯的地方。它們大約佔我們腦細胞的10%。在過去，它們被認為是大腦中的被動旁觀者，僅在受傷或感染時，它們才起作用。這些細胞最早是由德國醫生Rudolf Virchow於1856年觀察到的，後來被稱為小膠質細胞，意為「小膠水」。如今，在一項新的以小鼠為實驗對象的研究中，來自中國浙江大學醫學院的研究人員發現小膠質細胞實際上可能是記憶保持的關鍵因素。如果在人類中發現同樣的效果，那麼這可能導致人們開發出更好地治療健忘症、阿爾茨海默病和其他影響記憶力的疾病的方法。相關研究結果發表在Science期刊上。

小膠質細胞有很多功能。當存在損傷或感染時，它們在抑制大腦反應方面起著積極的作用。但是科學家們越來越意識到小膠質細胞有很多功能。我們的大腦混雜著死亡的細胞和堆積的化學物，它們都需要清除。小膠質細胞的任務是保持我們大腦的清潔和健康。科學家們最近還發現，小膠質細胞參與維持神經細胞之間的連接（稱為突觸）。這些突觸是至關重要的通訊樞紐，以便讓腦細胞相互交談並傳輸腦信號。特別地，在大腦發育過程中，小膠質細胞會主動清除或「修剪」突觸，這有助於塑造讓大腦有效工作的迴路。

【5】Science子刊：阻斷星形膠質細胞中的TGF-β受體有望治療阿爾茨海默病和癲癇

doi：10.1126/scitranslmed.aaw8283   doi：10.1126/scitranslmed.aaw8954

抑制大腦炎症的藥物可能能夠減緩甚至逆轉隨著年齡增長而引起的認知能力下降。在第一項新的研究中，美國加州大學伯克利分校整合生物學教授Daniela Kaufer博士和以色列班古裡昂大學的Alon Friedman博士及其同事們報導給予一種這樣的藥物的老年小鼠出現大腦炎症的跡象更少，並且能夠更好地學習新的任務，幾乎與年齡只有它們一半的小鼠一樣熟練。相關研究結果近期發表在Science Translational Medicine期刊上。

研究者表示，我們傾向於用看待神經退化的方式來看待年老的大腦：衰老涉及功能喪失和細胞死亡。但是我們的新數據從一種不同的角度說明年老大腦為何運作不佳：這正是因為這種炎症負荷（inflammatory load）的『迷霧（fog）』。但是，當移除這種炎症迷霧（inflammatory fog）時，年老的大腦在幾天之內就像年輕的大腦一樣。就大腦存在的可塑性而言，這是一個非常非常樂觀的發現。我們可以逆轉大腦衰老。

圖片來源：Gong Chen Lab, Penn State

【6】Stem Cell Rep：新型藥物混合製劑有望將星形細胞轉化為神經元 治療多種神經變性疾病

doi：10.1016/j.stemcr.2019.01.003

近日，一項刊登在國際雜誌Stem Cell Reports上的研究報告中，來自賓夕法尼亞州立大學的科學家們通過研究開發了一種簡單的藥物混合製劑，其或能將受損神經元附近的細胞轉化成為功能性的新型神經元，從而用來治療中風、阿爾茲海默病和大腦損傷等疾病；研究者表示，一組由四種（甚至三種）分子組成的混合製劑就能將膠質細胞轉化為新的神經元細胞。

研究者Gong Chen教授說道，大腦修復的最大問題就是在患者大腦損傷後神經元細胞無法再生，因為神經元細胞不能分裂；相比較而言，聚集在損傷大腦組織附近的膠質細胞則能在大腦損傷後增殖，研究者認為，將這些膠質細胞轉化稱為新的神經元或許是恢復缺失神經元功能的最佳手段。

【7】Nat Neurosci：科學家成功在小鼠大腦中研究人類小膠質細胞的功能 有望開發阿爾茲海默病新型療法

doi：10.1038/s41593-019-0525-x

一直以來，人類大腦都是一個非常複雜的研究對象，大腦掃描的解析度和其所能提供的信息也非常有限，而且研究者也無法利用體外方法來完全複製腦細胞中重要的微環境；近日，一項刊登在國際雜誌Nature Neuroscience上的研究報告中，來自Flanders生物技術研究所的科學家們通過研究開發了一種新方法，其開創了將人類大腦小膠質細胞移植到小鼠大腦中的先河。

小膠質細胞是一種主要複雜大腦功能維持的腦細胞，其在阿爾茲海默病的發病過程中扮演著非常重要的角色，但目前研究人員很難對小膠質細胞進行研究；在培養皿中培養小膠質細胞往往會忽略維持細胞功能所需要的複雜環境，而諸如小鼠等模式動物大腦中的小膠質細胞也與人類大腦的小膠質細胞不同。

【8】Cell： 星形膠質細胞保護神經元免受毒素累積

doi：10.1016/j.cell.2019.04.001

近日，一項刊登在國際雜誌Cell上的研究報導了腦細胞收集過度活躍神經元分泌的受損脂質，然後將這些有毒分子回收利用的現象，它是保護神經元免受過度活動的破壞的機制。當神經元快速而激烈地活動時，細胞中的脂質分子會受到損害並且會變得有毒。雖然大多數細胞將多餘的脂肪酸隔離開來或將它們運送到自身的線粒體中以防止積聚，但神經元似乎並不依賴這一機制。

研究小組發現，刺激培養皿中的小鼠神經元會導致脂肪酸積聚，最終導致脂質顆粒釋放。然後，附近的星形膠質細胞吞噬了顆粒，增強了參與能量產生和解毒的基因的活性。研究者表示，星形膠質細胞將神經元的分泌的脂質轉運到自己的線粒體中，將廢物轉化為能量。小鼠模型顯示出類似的現象：在模仿中風的大腦損傷後，神經元增加了參與將脂肪酸運輸出細胞的蛋白質的產生，以及星形膠質細胞中的脂肪酸含量也明顯上升。

【9】Science：揭示大腦星形膠質細胞在控制晝夜節律中的新作用

doi：10.1126/science.aat4104

在一項新的研究中，來自英國劍橋大學醫學研究委員會分子生物學實驗室的研究人員發現星形膠質細胞，即包圍並支持大腦神經元的「看護」細胞，在晝夜節律（即身體24小時的生物鐘）中起著比之前理解的更重要的作用。星形膠質細胞之前被認為僅是支持調節晝夜節律的神經元，但是這項新的研究指出它們實際上能夠引導這種體內生物鐘的節奏，並且首次證實它們能夠控制哺乳動物日常行為的模式。相關研究結果發表在Science期刊上。

當晝夜節律被打亂時，這可能導致時差反應和睡眠障礙，而且還可能導致從精神疾病到痴呆症、糖尿病和癌症的一系列疾病。這項新研究的發現可能為開發新的治療方法鋪平道路。晝夜節律因其在維持人體健康方面的作用而廣為人所知，而且雖然已發現身體中的許多不同類型的細胞都有自己的內部時鐘，但是這些時鐘的定時主要由視交叉上核（suprachiasmatic nucleus， SCN）控制。視交叉上核是下丘腦中的一個小的大腦區域，作為負責調節日常行為的主時鐘。

【10】Cell Stem Cell：科學家闡明大腦中神經前體細胞分化為神經膠質細胞的分子機制

doi：10.1016/j.stem.2018.09.008

在大腦中，兩種類型的細胞常常會保持活躍狀態，即神經細胞和膠質細胞，長期以來科學家們認為膠質細胞是一種支持性的細胞，但如今越來越多的研究發現這種細胞在大腦神經元細胞之間的交流溝通上扮演著非常重要的積極性角色，此外，膠質細胞還參與到了神經變性疾病的發生過程中。近日，一項刊登在國際雜誌Cell Stem Cell上的研究報告中，來自德國美茵茨大學醫學中心的科學家們通過研究得出了重要發現，這些發現或能幫助研究人員闡明在神經變性疾病發生過程中膠質細胞所發生的變化；文章中，研究人員揭示了神經膠質細胞如何從大腦中的神經前體細胞（neural precursor cells）發育而來，研究者表示，涉及三個階段及三種轉錄因子的分化過程在組織細胞核中基因的膠質特異性轉錄過程中扮演著重要角色。

膠質細胞通常被分為三種基本的類型：星形膠質細胞（astrocytes）、少突膠質細胞（oligodendrocytes）和小膠質細胞（microglia），前兩種細胞就是所謂的大膠質細胞；星形膠質細胞是最常見的細胞類型，其在膠質細胞中佔到了80%的比例，其是通過放射狀膠質細胞或神經前體細胞衍生而來；這項研究中，研究人員應用RNA測序技術對在某一個特定時間點（涉及上述三個過程的分化過程）進行轉錄的細胞中所有的基因進行分析，在第一階段，星形膠質前體細胞形成後，會通過細胞分裂進行增殖；在第二階段，這些星形膠質前體細胞就會發育稱為年輕未成熟的星形膠質細胞，但其便不再分裂了，而第三階段則能促進星形膠質細胞完全成熟並轉化為功能性的細胞。（生物谷Bioon.com）

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