瑞士洛桑大學(xué)的研究人員在 Nature 期刊發(fā)表了題為：Specialized astrocytes mediate glutamatergic gliotransmission in the CNS 的研究論文。

該研究發(fā)現(xiàn)了一種對大腦功能至關(guān)重要的新型大腦細(xì)胞——谷氨酸能星形膠質(zhì)細(xì)胞，這種細(xì)胞介于兩種常見的大腦細(xì)胞類型之間——神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞。

這種特殊的細(xì)胞類型在促進(jìn)記憶功能、參與運(yùn)動控制、保護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，為星形膠質(zhì)細(xì)胞在中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）生理和疾病中的復(fù)雜作用提供了新見解，并為CNS疾?。òd癇、阿爾茨海默病、帕金森病等等）的治療提供了潛在靶點(diǎn)。

多模態(tài)星形膠質(zhì)細(xì)胞-神經(jīng)元通信控制大腦回路的組裝和功能。例如，通過快速釋放谷氨酸，星形膠質(zhì)細(xì)胞可以控制突觸網(wǎng)絡(luò)的興奮性、可塑性和同步活動，同時也導(dǎo)致神經(jīng)精神疾病中突觸網(wǎng)絡(luò)的失調(diào)。星形膠質(zhì)細(xì)胞要想通過谷氨酸快速釋放進(jìn)行信息交流，就必須具有類似神經(jīng)元的Ca2+依賴性胞吐機(jī)制。然而，由于研究數(shù)據(jù)不一致和缺乏直接支持證據(jù)，這一機(jī)制是否存在受到質(zhì)疑。

為了驗(yàn)證星形膠質(zhì)細(xì)胞是否也能神經(jīng)元一樣釋放神經(jīng)遞質(zhì)，研究人員首先仔細(xì)研究了星形膠質(zhì)細(xì)胞的基因表達(dá)情況，目的是找到快速分泌谷氨酸（神經(jīng)元使用的主要神經(jīng)遞質(zhì)）所必需的機(jī)制。

研究團(tuán)隊(duì)使用了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)，確定了9個在分子上不同的海馬區(qū)星形膠質(zhì)細(xì)胞亞群，其中一個特殊亞群——谷氨酸能星形膠質(zhì)細(xì)胞，其特異性表達(dá)突觸樣谷氨酸釋放機(jī)制，并定位于不同的海馬區(qū)位點(diǎn)。這種星形膠質(zhì)細(xì)胞亞群中存在囊泡型谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（VGLUT1）的轉(zhuǎn)錄本，VGLUT1能夠特異性將谷氨酸裝載到突觸囊泡并促進(jìn)其在突觸間隙的釋放。該研究還發(fā)現(xiàn)，這類細(xì)胞中還存在其他特殊蛋白質(zhì)，對于谷氨酸能囊泡的功能以及與其他細(xì)胞快速信息交流的能力是必不可少的。

接下來，研究團(tuán)隊(duì)嘗試驗(yàn)證這種特殊的谷氨酸能星形膠質(zhì)細(xì)胞是否有功能，也就是它們能否以與突觸傳遞相當(dāng)?shù)乃俣葋磲尫殴劝彼?。為了做到這一點(diǎn)，研究團(tuán)隊(duì)使用基于GluSnFR的原位和體內(nèi)成像技術(shù)，可以看到大腦組織和活體小鼠中囊泡釋放的谷氨酸。

結(jié)果顯示，谷氨酸能星形膠質(zhì)細(xì)胞會對選擇性刺激做出反應(yīng)，快速釋放谷氨酸，這種反應(yīng)發(fā)生在細(xì)胞的空間分隔區(qū)域，就像神經(jīng)元的突觸一樣。此外，谷氨酸的釋放對突觸傳遞產(chǎn)生影響，并調(diào)控神經(jīng)元環(huán)路，研究團(tuán)隊(duì)通過抑制這些細(xì)胞的VGLUT的表達(dá)證明了這一點(diǎn)。

研究團(tuán)隊(duì)表示，這種谷氨酸能星形膠質(zhì)細(xì)胞能夠調(diào)控神經(jīng)元活動，它們控制著神經(jīng)元的交流水平和興奮程度。在小鼠模型中的研究顯示，如果沒有這種功能機(jī)制，長時程增強(qiáng)作用（一種涉及記憶機(jī)制的神經(jīng)過程）就會受損，小鼠的記憶也會受到影響。

該研究還發(fā)現(xiàn)，這種谷氨酸能星形膠質(zhì)細(xì)胞與大腦疾病有關(guān)。研究團(tuán)隊(duì)通過特異性敲除這些谷氨酸能星形膠質(zhì)細(xì)胞的VGLUT1，證實(shí)了這種細(xì)胞對記憶鞏固的影響，還觀察到了其與病理的聯(lián)系，例如導(dǎo)致癲癇發(fā)作加劇。

最后，該研究還表明谷氨酸能星形膠質(zhì)細(xì)胞還參與運(yùn)動控制的大腦回路的調(diào)節(jié)，并可能為帕金森?。≒D）提供治療新靶點(diǎn)。

論文通訊作者 Andrea Volterra 表示，在神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞之間，我們發(fā)現(xiàn)了一種新的細(xì)胞——谷氨酸能星形膠質(zhì)細(xì)胞，這種特殊細(xì)胞發(fā)現(xiàn)開辟了巨大的研究前景。團(tuán)隊(duì)接下來的研究將進(jìn)一步探索這種類型的細(xì)胞對阿爾茨海默病的記憶損失的潛在保護(hù)作用，以及它在其他大腦區(qū)域和疾病中的作用。