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Nature:有毒腦細(xì)胞會引發(fā)神經(jīng)退行性疾病

日期:2017-01-20 08:48:37

 雖然我們大多數(shù)人沒有聽說過星形膠質(zhì)細(xì)胞,但是在人類大腦中這些細(xì)胞的數(shù)量是神經(jīng)細(xì)胞的四倍。近期由斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),在大腦中執(zhí)行許多不可或缺功能的星形膠質(zhì)細(xì)胞可能同時也具有惡性特征,能破壞神經(jīng)細(xì)胞,并引發(fā)許多神經(jīng)退行性疾病。

 

這一研究成果公布在118日的Nature雜志上,文章的通訊作者是斯坦福大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)教授Ben Barres,這位教授的人生經(jīng)歷十分傳奇,1997Barres從女性變?yōu)槟行裕渤蔀榭茖W(xué)領(lǐng)域同性戀、兩性戀和變性者(LGBT)問題的發(fā)言人。在科學(xué)研究方法,他致力于非神經(jīng)細(xì)胞的腦細(xì)胞研究,并將之稱為“我的實(shí)驗(yàn)室最重要的發(fā)現(xiàn)”。他表示,迄今為止制藥行業(yè)主要針對的是神經(jīng)細(xì)胞,也稱為神經(jīng)元,但是許多腦疾病也許可以通過阻斷星形膠質(zhì)細(xì)胞變性為毒性細(xì)胞,或者通過藥理學(xué)上拮抗神經(jīng)殺傷毒素進(jìn)行治療。

 

星形膠質(zhì)細(xì)胞(astrocyte)是大腦中最大的細(xì)胞群,這些細(xì)胞具有特殊的星形,核大呈圓形或橢圓形,染色較淺,胞質(zhì)內(nèi)有交織走行的神經(jīng)膠質(zhì)絲(neuroglial filament)。星形膠質(zhì)細(xì)胞能通過調(diào)節(jié)細(xì)胞間隙的K+和神經(jīng)遞質(zhì)濃度,來影響神經(jīng)元的功能活動。因此,這種細(xì)胞對維持神經(jīng)細(xì)胞微環(huán)境的穩(wěn)定和調(diào)節(jié)代謝過程起重要作用。當(dāng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷時,星形膠質(zhì)細(xì)胞迅速分裂增殖,以形成膠質(zhì)瘢痕形式進(jìn)行修復(fù)。

 

2012年,Barres和他的同事們發(fā)現(xiàn)了兩種不同類型的反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞,他們將之稱為A1A2。在存在LPS(細(xì)菌細(xì)胞壁中的一種元件)的情況下,靜止的星形膠質(zhì)細(xì)胞會以某種方式卷起變成A1s,從而引發(fā)大量促炎物質(zhì)的產(chǎn)生,而A2s則是在中風(fēng)期間,由腦中缺氧引發(fā)的。A2s在中風(fēng)部位附近還會產(chǎn)生支持神經(jīng)元生長,健康和生存的物質(zhì)。

 

這提出了兩個問題:A1s如何生成的?一旦它們生成,具有哪些功能?新研究回答了這兩個問題。

 

對于第一個問題,研究人員發(fā)現(xiàn)大腦的免疫細(xì)胞,小膠質(zhì)細(xì)胞,會由于與LPS接觸,或者大腦受損,出現(xiàn)疾病的時候而被激活,產(chǎn)生改變星形膠質(zhì)細(xì)胞行為的促炎因子。

 

這些促炎因子是什么呢?

 

小鼠的一系列實(shí)驗(yàn)中,研究人員鑒定了三種促炎因子:TNF-α,IL-1-α和C1q。接下來,研究人員證實(shí)A1s失去了作為休眠星形膠質(zhì)細(xì)胞的存在狀態(tài)(休眠星形膠質(zhì)細(xì)胞對突觸的形成和功能具有至關(guān)重要的作用),而對神經(jīng)元產(chǎn)生了毒性。

 

研究人員發(fā)現(xiàn),用這種A1s培養(yǎng)視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(RGCs),幾乎所有的RGC都最終死亡。而且A1s分泌的強(qiáng)大神經(jīng)元?dú)舅剡€會殺死許多其他類型的神經(jīng)元。

 

Barres教授等人正在努力努力鑒定A1星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌的神經(jīng)毒素。“我們非常高興發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)毒性反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞,因?yàn)檫@表明視網(wǎng)膜,腦和脊髓的急性損傷和神經(jīng)退行性疾病可能比想象的更加好治,”Barres

 

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