英科學(xué)家確定星形膠質(zhì)細胞新功能 可調(diào)控呼吸系統(tǒng)

除了供養(yǎng)神經(jīng)細胞以外，星形膠質(zhì)細胞的作用在近些年來變得愈發(fā)明顯。如今，英國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，腦干中的星形膠質(zhì)細胞促成了對呼吸系統(tǒng)的調(diào)控，從而在這些細胞的技能目錄上又增加了一個新的條目。

　　由于星形膠質(zhì)細胞在神經(jīng)細胞與脈管系統(tǒng)之間提供了一種關(guān)聯(lián)，因此英國倫敦大學(xué)學(xué)院的Alexander V. Gourine和布里斯托爾大學(xué)的Sergey Kasparov及其同事，調(diào)查了這種細胞結(jié)合血液中的二氧化碳濃度和pH值，以及大腦軟組織，進而向控制呼吸的腦干區(qū)域的化學(xué)敏感神經(jīng)細胞轉(zhuǎn)播信息的可能性。通過監(jiān)測細胞內(nèi)的Ca2+濃度，研究人員測量了延髓腹面（VSM）附近的星形膠質(zhì)細胞對pH值變化的反應(yīng)。對小鼠腦干切片的實驗表明，pH值的一個0.2單位的降低能夠?qū)е耉SM星形膠質(zhì)細胞中Ca2+水平的直接增加。星形膠質(zhì)細胞與VSM脈管系統(tǒng)相鄰，對于pH值的變化尤為敏感。細胞對酸化的Ca2+的響應(yīng)通過三磷酸腺苷（ATP）的釋放而在星形膠質(zhì)細胞網(wǎng)絡(luò)中被傳播。在小鼠腦干切片中，一個0.2單位的pH值的下降則觸發(fā)了ATP在VSM中的釋放，并且這種效應(yīng)通過抑制ATP發(fā)出信號能夠加以預(yù)防。

　　那么，這些星形膠質(zhì)細胞對pH值變化的響應(yīng)如何與呼吸過程的控制聯(lián)系起來呢？斜方體后核（RTN）——與VSM相鄰——中的神經(jīng)細胞已知能夠響應(yīng)化學(xué)物質(zhì)，并且被認為在呼吸過程的中樞控制中扮演了一個角色。研究人員發(fā)現(xiàn)，一個pH值降低導(dǎo)致了去極化以及RTN神經(jīng)細胞中的細胞內(nèi)Ca2+的提升。通過抑制ATP發(fā)出信號，這些響應(yīng)被中止，從而意味著它們被ATP所調(diào)節(jié)。為了更進一步證實星形膠質(zhì)細胞活化與RTN神經(jīng)細胞活化之間存在聯(lián)系，研究人員使用光遺傳學(xué)工具在腦干切片中的VSM星形膠質(zhì)細胞中有選擇性地觸發(fā)了Ca2+響應(yīng)。這引發(fā)了一次重大的ATP釋放，以及RTN神經(jīng)細胞依賴于ATP的去極化。此外，VSM星形膠質(zhì)細胞的光遺傳學(xué)活化在切斷迷走神經(jīng)的且進行人工通氣的麻醉小鼠中增強了呼吸活動。研究人員在近出版的美國《科學(xué)》雜志上報告了這一研究成果。

　　研究人員指出，這項研究表明了星形膠質(zhì)細胞在對呼吸必不可少的一個重要穩(wěn)態(tài)反射的運轉(zhuǎn)中所扮演的一個意想不到的角色——這個角色曾被假設(shè)通過確定腦干中的神經(jīng)細胞種群而加以實現(xiàn)。