《Neuron》揭秘大脑细胞通讯的重要组织者

日期: 2017年10月18日


    

导读:近期,Salk研究所的科学家《Neuron》发文,报道通过诱导神经元对的特定变化,形胶质细胞发起两个神经元之间沟通始于早期发育。由于自闭症、ADHD和精神分裂等神经发育障碍部分归因于神经元之间的错误交流,因此这项工作对这些疾病具有重要影响。赛业小编为您推荐“《Neuron》揭秘大脑细胞通讯的重要组织者”,详情如下:


Salk研究所的科学家11日在《神经元》杂志发表文章,报道通过诱导神经元对的特定变化,形胶质细胞发起两个神经元之间沟通始于早期发育。由于自闭症、ADHD和精神分裂等神经发育障碍部分归因于神经元之间的错误交流,因此这项工作对这些疾病具有重要影响。


背景


神经元是最广为人知的大脑细胞,但它们仅占脑细胞数量的50%,另一半是其他各种类型细胞,其中最丰富的是星形胶质细胞(astrocytes)。近年来,人们发现星形胶质细胞对神经元的跨突触激活通讯至关重要。但背后的确切机制至今仍是个迷。


过去科学家们发现星形胶质细胞的分泌蛋白质似乎能影响神经元发育,但是,被各大实验室发现的分泌蛋白中没有一种能诱导出促神经元之间活跃通讯的功能性突触。


Nicola Allen在博后阶段发现星形胶质细胞分泌的磷脂酰肌醇蛋白聚糖4(glypican 4)不知为何,似乎能引发附近神经元的通讯。存在glypican 4时,神经元(突触前的)能有效地向伙伴神经元(突触后的)发送信息。(神经元通过跨间隙传递化学物质发出信息,利用接收终端的分子受体接收信息)


Allen对这种蛋白信号的工作原理感到好奇。当她来到Salk分子神经生物学实验室建立自己的课题组后,便决定解决这个谜团。

  

“Nicola
Nicola Allen(左)和Isabella Farhy-Tselnicker


Salk研究员、文章一作Isabella Farhy-Tselnicker补充道:“顺着Nicola有关glypican 4的研究,我想清楚地了解为了使突触连接,神经元和突触都做了什么?有无具体程式?细胞‘讲话’的对象是谁?”


证明诱导突触激活的关键角色


Allen和Farhy-Tselnicker开始用glypican 4或另一种星形胶质细胞分泌蛋白凝血酶致敏蛋白(thrombospondin)处理神经元,前者导致突触通讯,后者虽然能引发神经元细胞变化,但不能导致突触通讯。她们想比较检验glypican 4处理使神经元细胞发生了哪些不同变化。


二人组发现glypican 4处理激活了49种基因,thrombospondin仅激活3种。激活基因彼此并不重叠的事实暗示两种蛋白参与不同“通讯系统”, 而glypican 4是突触激活的关键。


进一步实验表明,glypican 4提高了突触后神经元的特定受体数量。glypican 4通过诱导直接与受体结合的神经穿透素1(neuronal pentraxin 1,NP1)释放,招募受体到细胞表面。NP1不与受体结合,突触就会保持沉默。因此,glypican 4的作用是使突触后神经元能“听到”对话。

  

“荧光标记星形胶质细胞(较大的绿色结构)和神经突触后受体(小红点)”
荧光标记星形胶质细胞(较大的绿色结构)和神经突触后受体(小红点)


有研究证明“对话发起者”神经元释放NP1。因此,Allen继续探索,当神经元通讯时突触前都在做什么。她们发现突触前神经元能特异性地响应glypican 4释放NP1。意味着,星形胶质细胞释放的一种蛋白竟然同时对“对话”两端神经元起作用。


研究意义


“没想到,这种星形胶质细胞分泌蛋白能影响突触两端的2个神经元,”身兼Hearst基金会主席的Allen说。“这不仅揭示了星形胶质细胞作为重要组织者的复杂身份,还提供了一个激动人心的治疗靶点。”


该实验室未来工作将探讨如何针对星形胶质细胞,提出神经系统疾病治疗新方案。


来源:生物通——由赛业生物科技有限公司转载发布

  

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