保持星形胶质细胞的吞噬过程放缓影响阿尔茨海默氏症和帕金森氏症
2013-12-03 15:52:00 来源：37度医学网 作者： 评论：0 点击：
斯坦福大学医学院的神经科学家已经发现，有一种很普遍但很神秘的脑细胞扮演着新的角色。
他们的发现在Nature杂志上在线发表，表明这些星星状形态的星形胶质细胞，通过选择性的清除突触结构而积极改善神经细胞环路—通过接触点将神经触动从神经细胞或神经元传送到另外的细胞—就像一个雕塑家凿掉岩上多余的部分而创造出一件艺术品。
神经生物学教授和主席、这先研究的高级作者Ben Barres博士说,“这是星形胶质细胞完全未知的功能”。这项研究的主要作者是Barres实验室博士后学者Won-Suk Chung博士。在人类大脑的所有细胞中中，超过三分之一的是星形胶质细胞。但是直到最近，他们在大脑中所起的作用仍然不清楚。
Barres说， 这项研究是在小鼠的脑组织中进行的，但是它似乎也可以应用于人类。这个发现增加了越来越多的证据，成人大脑中常发生一些重要的脑电路重构，星形胶质细胞是 其不断改变的突触结构的主要塑形者。这些发现同时也提出了问题，关于这种星形胶质细胞功能的缺失和过强是否分别是，老年人中重构能力丧失或爆发于神经退行 性疾病中大量突触结构的破坏的基础，如阿尔兹海默症和帕金森疾病。
Barres说，“当它开始形成突触的结构、功能和清除时，星形胶质细胞处于驱动者的地位”。在先前的研究中，他和他的同事们已经表明，星形胶质细胞精确地决定在何地何时形成新的突触中起着重要的作用。
新的研究表明，星形胶质细胞的突触吞噬行为一直持续到成年期，被神经元的活动所激活，这说明星形胶质细胞在不断微调和重新配置脑电路过程中处于中心地位，它发生在我们对一些经历如学习、回忆、情绪和运动中。然而在一个的一生中，保存着大量的健康脑的神经元，他们之间的连接即突触，在不断的形成、加强、减弱或死亡。
Barres的研究团队在以前还提出，当年轻的脑在持续不断的改造中，另外一种在早期突触修建过程中有牵连的脑细胞类型，统称为小胶质细胞。新研究表明，星形胶质细胞在突触优化中起的作用与小胶质细胞的时间和机制都是不同的。
Barres的 研究团队开始质疑修剪过程中星形胶质细胞的参加，他们正在开发新的方法来分离出纯化的不同类型的脑细胞。他们发现了星形胶质细胞中两种独立的生物化学通路 活化的基因。这两条通路存在于吞噬和垃圾收集过程中，通过体内特殊的细胞吞噬、摄取和消化死亡细胞、外源物质，包括细菌、伤口碎片等等。在两条通路的最后是两个吞噬受体即MERKTK 和MEGF10，他们这另外的细胞类型中已经被证实与目标细胞中特定的蛋白质或物质相连接，随后触发吞噬、摄取和消化目标。
已经知道在大多数的星形胶质细胞的细胞膜表面与神经元紧密相连。事实上，一个单独的星形胶质细胞能够使成千上万的突触形成髓鞘。Barres说，我们很自然的怀疑，星形胶质细胞是否在清除突触过程中起着一些作用。
研究者第一次证明，MERKTK 和 MEGF10与 他们的工具包协同蛋白出现在小鼠脑内活着的星形胶质细胞中。（在一项未发表的工作中，他们已经用人类的星形胶质细胞确认了这点。）下一步，他们表明实验盘 中的小鼠星形胶质细胞急切地吞噬了突触并把它们传递到溶酶体，体内大多数的细胞中发现了高酸性的内环境垃圾沉积。但是这种吞噬是依赖于星形胶质细胞有功能 性的MEGF10 和MERTK。使一个或其他的受体功能丧失，会使星形胶质细胞吞噬突触的能力减弱一半，敲除这两个受体使突触的吞噬活性降低90%。
Chung, Barres和 相关人员为了观察它是否发生在现实中，开始了一个相似的试验模型：大脑中称为外侧膝状体的区域是大脑视觉处理系统的主要组成部分。外侧膝状体接受几个视网 膜光感受器下游的神经元的冲动。在发育早期，外侧膝状体内的神经元被来自于双眼的冲动所支配。但是在发育的一个关键时刻，高选择性的突触修剪过程开始起作 用，导致来源于每侧的神经元只与来源于单侧眼的的神经元相联系。这种外侧膝状体中的修剪过程依赖于产生与视网膜中自发的神经冲动波的传播。
外 侧膝状体的突触修剪过程在小鼠上的研究已经进入了关键期，研究者用不同的颜色染色不同来源的神经元作为标记，这样如果星形胶质细胞吞噬他们的话，他们的突 触区域就可以被确定。足够确定的是，很多的这些标记出现在了星形胶质细胞的溶酶体中，说明星形胶质细胞在很活跃地摄取着突触。敲除一个或另外一个吞噬受 体，显著地降低了星形胶质细胞中标记了的突触物质数量。损坏星形胶质细胞的MERKTK和 MEGF10功能，能够引起外侧膝状体**神经元限制与仅接受来源于一只眼的神经传入冲动，星形胶质细胞明确地与这一过程与牵连。
重要的是，注射一种药物阻断产生于视网膜的自发性电流波的传播，严重的损伤了星形胶质细胞吞噬突触的能力，表明突触修剪的倾向于神经元的活动有关系。其他的测试表明，星形胶质细胞吞噬突触的能力一直持续到成年期。
Barres说， 这个研究提出了，是否在我们的一生中，星形胶质细胞的功能持续的重构神经元电路，以对经验性引起的脑活动做出应答。他说，如果星形胶质细胞就像其他的吞噬 细胞一样，其吞噬突触的能力随年龄而减缓，降低了老化脑适应新经历的能力。“也许你需要让星形胶质细胞吞噬老的突触而为新的突触形成提供空间”。
Barres补充道，如果这样，将有可能在未来某一天，设计的药物保持星形胶质细胞吞噬过程不再缓慢。这种药物可能阻止了老化脑内过去主要突触的蓄积，这些突触在神经退行性病阿尔兹海默症、帕金森病和其他的以大量突触丢失为特点的神经退行性疾病中易受影响
他们的发现在Nature杂志上在线发表，表明这些星星状形态的星形胶质细胞，通过选择性的清除突触结构而积极改善神经细胞环路—通过接触点将神经触动从神经细胞或神经元传送到另外的细胞—就像一个雕塑家凿掉岩上多余的部分而创造出一件艺术品。
神经生物学教授和主席、这先研究的高级作者Ben Barres博士说,“这是星形胶质细胞完全未知的功能”。这项研究的主要作者是Barres实验室博士后学者Won-Suk Chung博士。在人类大脑的所有细胞中中，超过三分之一的是星形胶质细胞。但是直到最近，他们在大脑中所起的作用仍然不清楚。
Barres说， 这项研究是在小鼠的脑组织中进行的，但是它似乎也可以应用于人类。这个发现增加了越来越多的证据，成人大脑中常发生一些重要的脑电路重构，星形胶质细胞是 其不断改变的突触结构的主要塑形者。这些发现同时也提出了问题，关于这种星形胶质细胞功能的缺失和过强是否分别是，老年人中重构能力丧失或爆发于神经退行 性疾病中大量突触结构的破坏的基础，如阿尔兹海默症和帕金森疾病。
Barres说，“当它开始形成突触的结构、功能和清除时，星形胶质细胞处于驱动者的地位”。在先前的研究中，他和他的同事们已经表明，星形胶质细胞精确地决定在何地何时形成新的突触中起着重要的作用。
新的研究表明，星形胶质细胞的突触吞噬行为一直持续到成年期，被神经元的活动所激活，这说明星形胶质细胞在不断微调和重新配置脑电路过程中处于中心地位，它发生在我们对一些经历如学习、回忆、情绪和运动中。然而在一个的一生中，保存着大量的健康脑的神经元，他们之间的连接即突触，在不断的形成、加强、减弱或死亡。
Barres的研究团队在以前还提出，当年轻的脑在持续不断的改造中，另外一种在早期突触修建过程中有牵连的脑细胞类型，统称为小胶质细胞。新研究表明，星形胶质细胞在突触优化中起的作用与小胶质细胞的时间和机制都是不同的。
Barres的 研究团队开始质疑修剪过程中星形胶质细胞的参加，他们正在开发新的方法来分离出纯化的不同类型的脑细胞。他们发现了星形胶质细胞中两种独立的生物化学通路 活化的基因。这两条通路存在于吞噬和垃圾收集过程中，通过体内特殊的细胞吞噬、摄取和消化死亡细胞、外源物质，包括细菌、伤口碎片等等。在两条通路的最后是两个吞噬受体即MERKTK 和MEGF10，他们这另外的细胞类型中已经被证实与目标细胞中特定的蛋白质或物质相连接，随后触发吞噬、摄取和消化目标。
已经知道在大多数的星形胶质细胞的细胞膜表面与神经元紧密相连。事实上，一个单独的星形胶质细胞能够使成千上万的突触形成髓鞘。Barres说，我们很自然的怀疑，星形胶质细胞是否在清除突触过程中起着一些作用。
研究者第一次证明，MERKTK 和 MEGF10与 他们的工具包协同蛋白出现在小鼠脑内活着的星形胶质细胞中。（在一项未发表的工作中，他们已经用人类的星形胶质细胞确认了这点。）下一步，他们表明实验盘 中的小鼠星形胶质细胞急切地吞噬了突触并把它们传递到溶酶体，体内大多数的细胞中发现了高酸性的内环境垃圾沉积。但是这种吞噬是依赖于星形胶质细胞有功能 性的MEGF10 和MERTK。使一个或其他的受体功能丧失，会使星形胶质细胞吞噬突触的能力减弱一半，敲除这两个受体使突触的吞噬活性降低90%。
Chung, Barres和 相关人员为了观察它是否发生在现实中，开始了一个相似的试验模型：大脑中称为外侧膝状体的区域是大脑视觉处理系统的主要组成部分。外侧膝状体接受几个视网 膜光感受器下游的神经元的冲动。在发育早期，外侧膝状体内的神经元被来自于双眼的冲动所支配。但是在发育的一个关键时刻，高选择性的突触修剪过程开始起作 用，导致来源于每侧的神经元只与来源于单侧眼的的神经元相联系。这种外侧膝状体中的修剪过程依赖于产生与视网膜中自发的神经冲动波的传播。
外 侧膝状体的突触修剪过程在小鼠上的研究已经进入了关键期，研究者用不同的颜色染色不同来源的神经元作为标记，这样如果星形胶质细胞吞噬他们的话，他们的突 触区域就可以被确定。足够确定的是，很多的这些标记出现在了星形胶质细胞的溶酶体中，说明星形胶质细胞在很活跃地摄取着突触。敲除一个或另外一个吞噬受 体，显著地降低了星形胶质细胞中标记了的突触物质数量。损坏星形胶质细胞的MERKTK和 MEGF10功能，能够引起外侧膝状体**神经元限制与仅接受来源于一只眼的神经传入冲动，星形胶质细胞明确地与这一过程与牵连。
重要的是，注射一种药物阻断产生于视网膜的自发性电流波的传播，严重的损伤了星形胶质细胞吞噬突触的能力，表明突触修剪的倾向于神经元的活动有关系。其他的测试表明，星形胶质细胞吞噬突触的能力一直持续到成年期。
Barres说， 这个研究提出了，是否在我们的一生中，星形胶质细胞的功能持续的重构神经元电路，以对经验性引起的脑活动做出应答。他说，如果星形胶质细胞就像其他的吞噬 细胞一样，其吞噬突触的能力随年龄而减缓，降低了老化脑适应新经历的能力。“也许你需要让星形胶质细胞吞噬老的突触而为新的突触形成提供空间”。
Barres补充道，如果这样，将有可能在未来某一天，设计的药物保持星形胶质细胞吞噬过程不再缓慢。这种药物可能阻止了老化脑内过去主要突触的蓄积，这些突触在神经退行性病阿尔兹海默症、帕金森病和其他的以大量突触丢失为特点的神经退行性疾病中易受影响
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