《Nature | crym阳性纹状体星形胶质细胞门控持久行为》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-02-29
  • 2024年2月28日,美国加州大学洛杉矶分校等机构的研究人员在 Nature 期刊发表了题为Crym-positive striatal astrocytes gate perseverative behaviour的文章。

    星形胶质细胞是中枢神经系统的异质神经胶质细胞。然而,星形胶质细胞多样性与神经回路和行为的生理相关性仍不清楚。

    该研究表明中央纹状体中的特定星形胶质细胞群表达μ-晶状体蛋白(在小鼠中由 Crym 编码,在人类中由 CRYM 编码),这与多种人类疾病有关,包括神经精神疾病。在成年小鼠中,通过 CRISPR-Cas9 介导的 Crym 敲除降低纹状体星形胶质细胞中 μ-晶状体蛋白的水平导致持久行为、中棘神经元中快速突触兴奋增加和兴奋性-抑制性突触平衡功能失调。持久性增加源于星形胶质细胞门控对眶额叶皮层-纹状体投射突触前末梢释放神经递质的控制丧失。

    研究人员发现,使用突触前抑制性化学遗传学8可以补救持久性,并且这种治疗还纠正了突触缺陷。总之,该研究结果揭示了分子、突触、回路和行为的收敛机制,通过这些机制,分子定义和分配的纹状体星形胶质细胞群体可以控制伴随神经精神疾病的持久性表型。该研究数据表明,Crym阳性纹状体星形胶质细胞在中枢神经系统内具有关键的生物学功能,并揭示了星形胶质细胞-神经元相互作用机制,这些机制可以靶向治疗持久性。

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    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-07-07
    • 2024年7月3日,伦敦大学学院Alexander V. Gourine、Shefeeq M. Theparambil共同通讯在Nature发表题为Adenosine signalling to astrocytes coordinates brain metabolism and function的文章,为星形胶质细胞协调大脑代谢和功能的机制,特别是对神经元活动的反应,提供了新的线索。 研究表明,腺苷,作为在神经元活动过程中释放的神经调节剂,作用于星形细胞A2B受体,介导代谢激活。这种激活触发了典型的环腺苷3′,5′-单磷酸(cAMP)-蛋白激酶A(PKA)信号通路,导致星形胶质细胞葡萄糖代谢的快速激活和乳酸的释放。然后乳酸作为能量底物,补充细胞能量储备并支持神经元的能量需求。星形胶质细胞中A2B受体的条件性缺失导致大脑能量代谢的重大重编程,这一发现突显了神经元和星形胶质细胞之间这种代谢偶联的重要性。这种重编程阻止了海马体的突触可塑性,损害了识别记忆,并扰乱了睡眠。这些结果确定腺苷A2B受体是神经元活动的星形胶质细胞传感器,突出了星形胶质细胞中cAMP信号在调节大脑能量代谢以支持睡眠和记忆等基本功能中的关键作用。 这项研究还深入了解了星形胶质细胞如何对神经元活动增加做出反应。研究表明,培养物和脑切片中的星形胶质细胞对嘌呤核苷酸如ATP和ADP有反应,细胞内cAMP和PKA活性升高。这种反应是由外核苷酸酶活性分解ATP形成的腺苷介导的,并且不依赖于细胞内Ca2+信号传导。该研究进一步证明星形胶质细胞表达A2B受体,A2B受体被腺苷激活以诱导cAMP反应。这些反应对于在高能量需求或减少能量供应的条件下维持突触功能至关重要。作者认为,腺苷A2B受体是神经元和星形胶质细胞之间交流的关键参与者,确保了星形胶质细胞能够快速响应神经元的代谢需求。这种交流对保持突触可塑性至关重要,而突触可塑性对学习和记忆至关重要。该研究还强调了星形胶质细胞在睡眠调节中的作用,A2B受体缺失导致睡眠碎片化和慢波活动减少,表明睡眠压力降低。 总的来说,这项研究提供了对腺苷信号传导到星形胶质细胞如何协调大脑代谢和功能的全面理解,强调了星形胶质细胞在大脑能量稳态中的重要性,以及靶向A2B受体作为支持大脑能量代谢、维持认知健康和促进大脑寿命的治疗策略的潜力。这些发现为研究星形胶质细胞在神经系统疾病和衰老中的作用开辟了新的途径,为开发预防或对抗神经退行性疾病的治疗方法提供了希望。
  • 《Nature | 脑星形胶质细胞存在免疫记忆》

    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-03-28
    • 2024年3月20日,哈佛医学院Francisco J. Quintana通讯在Nature发表题为Disease-associated astrocyte epigenetic memory promotes CNS pathology的文章,对星形胶质细胞在神经疾病,特别是多发性硬化症(MS)发病机制中的作用提供了开创性的见解。这项研究鉴定了星形胶质细胞亚群的存在,其亚群特征是表观遗传记忆,这是一种超越初始刺激的细胞记忆形式。这些星形胶质细胞被称为“记忆星形胶质细胞”(memory astrocyte),在再刺激时表现出更强的促炎反应,类似于在适应性免疫中观察到的免疫记忆。 作者采用了单细胞RNA测序、染色质可及性测定和CRISPR-Cas9等来阐明潜在的机制。研究表明,代谢酶ATP-柠檬酸裂解酶(ATP-citrate lyase, ACLY)在控制星形胶质细胞表观遗传记忆中起着关键作用。ACLY能产生乙酰辅酶a,然后组蛋白乙酰转移酶p300利用这来改变染色质的可及性,从而影响基因表达。ACLY+p300+星形胶质细胞的含量在急性和慢性实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)模型中都显著升高。这些星形胶质细胞的基因失活可改善EAE,提示了其致病潜力。 作者使用FIND-seq进行进一步研究,确定了ACLY+p300+星形胶质细胞的一个独特亚群,这些亚群在EAE和MS病变中扩增。这些星形胶质细胞表现出与表观遗传记忆特征密切一致的转录谱,表明它们参与促进中枢神经系统炎症。最后,这一发现超越了小鼠模型,拓展到了人类星形胶质细胞。作者在刺激后观察到类似的促炎反应。多发性硬化症患者星形胶质细胞的单细胞RNA测序显示,慢性多发性痴呆症病变中ACLY+p300+星形胶质细胞发生了扩增,证实了这些发现与人类疾病的相关性。 总之,这些数据表明星形胶质细胞表观遗传记忆是MS和可能的其他神经系统疾病的中枢神经系统病理的关键因素。ACLY+p300+星形胶质细胞作为中枢神经系统炎症驱动因素的鉴定为治疗干预提供了一个新的靶点,有可能为治疗多发性硬化症和其他慢性神经疾病提供新的途径。