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《Science | 偏头痛模型中三叉神经节神经元直接被流入的 CSF 溶质激活》

  • 来源专题：战略生物资源
  • 编译者： 李康音
  • 发布时间：2024-07-10

  • 2024年7月4日，哥本哈根大学的Maiken Nedergaard研究团队在Science 在线发表题为Trigeminal ganglion neurons are directly activated by influx of CSF solutes in a migraine model的研究论文。

    经典偏头痛患者会出现先兆，这是一种与皮质扩散性抑制（CSD）相关的短暂神经功能缺损，发生在头痛发作之前。目前尚不清楚皮层中的病理事件如何影响外周感觉神经元。该研究发现脑脊液（CSF）流入三叉神经节，建立了大脑和三叉神经细胞之间的非突触信号传递。

    在CSD发生后，大约11%的CSF蛋白质组发生变化，其中上调的蛋白质直接激活三叉神经节中的受体。从暴露于CSD的动物中收集的CSF部分通过CSF携带的降钙素基因相关肽（CGRP）激活了天真的小鼠中的三叉神经元。研究人员确定了一条中枢神经系统和外周神经系统之间的通信途径，这可能解释了偏头痛先兆与头痛之间的关系。

  • 原文来源：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adl0544
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  • 《Cell | 炎症应激时神经元内STING非经典激活导致神经元铁死亡》
    • 来源专题：战略生物资源
    • 编译者：李康音
    • 发布时间：2024-06-19
    • 2024年6月14日，汉堡大学Eppendor医学中心Manuel A. Friese通讯在Cell发表题为STING orchestrates the neuronal inflammatory stress response in multiple sclerosis的文章，揭示了干扰素基因刺激因子（STING）在MS中协调神经元炎症应激反应（NISR）的关键作用。 STING通常参与对抗病原体的天然免疫反应。作者证明在中枢神经系统炎症过程中神经元也表达STING。在神经元中，STING的激活是通过干扰素γ和谷氨酸兴奋性毒性（glutamate excitotoxicity）的组合触发的非经典途径发生的。在正常条件下，STING通过与基质相互作用分子1（STIM1）的相互作用而保留在内质网（ER）中。炎症诱导的谷氨酸兴奋性毒性导致ER钙耗竭，导致STIM1与STING解离，使STING转移到高尔基体，在那里它被磷酸化和激活。值得注意的是，这种神经元STING激活不会诱导在免疫细胞中观察到的典型I型干扰素信号通路。相反，它触发了一种非经典途径，诱导GPX4的自噬降解。通过降解GPX4，活化的STING破坏神经元的适应性抗氧化反应，导致活性氧（ROS）的积聚和铁死亡。 作者证明了STING诱导的铁死亡是炎症过程中神经元死亡的原因。STING或自噬的药物抑制，以及抗氧化剂和铁死亡抑制剂的治疗，保护神经元免受兴奋性毒性和炎症诱导的细胞死亡。值得注意的是，缺乏STIM1的神经元表现出STING介导的铁死亡增加，突出了STIM1-STING相互作用在调节该途径中的重要性。作者为神经元STING信号的有害影响提供了令人信服的体内证据。多发性硬化症小鼠模型中的神经元特异性STING敲除改善了临床结果，减少了神经元损失，并减少了自噬和铁死亡的标志物。这种神经保护作用是在不影响对免疫监测和碎片清除很重要的小胶质细胞激活的情况下实现的。该研究还揭示了多发性硬化症患者神经元中STING的上调，强调了这些发现的临床相关性。值得注意的是，对MS小鼠模型的STING药物抑制改善了神经退行性变，证明了靶向该途径的治疗潜力。 总之，这项研究揭示了STING在多发性硬化症有害NISR中的一个新作用。通过整合炎症信号和谷氨酸兴奋毒性，神经元STING激活触发了一种非经典途径，从而诱导铁死亡和神经元死亡。重要的是，作者证明抑制STING或其下游效应物可以保护神经元免受炎症诱导的变性，为多发性硬化症和其他潜在的以神经炎症为特征的神经退行性疾病提供了一条有前景的治疗途径。
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  • 《人造大脑利用光与真正的神经元进行交流》
    • 来源专题：生物安全网络监测与评估
    • 编译者：yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间：2020-05-25
    • 研究人员已经创造了一种人工神经网络与生物神经网络通信的方法。新系统将人工电刺激信号转换成一种视觉模式，然后通过对网络的光生刺激来训练真正的神经元。这一进展将对未来用人工神经回路替代受损神经元的神经修复装置具有重要意义。 假体是一种人工装置，用来替换身体受伤或缺失的部分。你可以很容易地想象出一个有着木腿的典型海盗，或者是卢克·天行者(Luke Skywalker)著名的机械手臂。不那么引人注目的是，想想像眼镜和隐形眼镜这样的老派修复术，它们取代了我们眼睛里的自然镜片。现在试着想象一个可以替代部分受损大脑的假肢。人工大脑会是什么样的呢?它是如何工作的? 创造神经假体技术是一个国际团队的目标，该团队由来自西班牙毕尔巴鄂Biocruces健康研究所的Ikerbasque研究员保罗·博尼法齐(Paolo Bonifazi)和来自东京大学工业科学研究所和波尔多大学IMS实验室的提莫西·利瓦伊(Timothee Levi)领导。虽然已经开发出几种人工神经元，但还没有一种能真正用于神经修复。最大的问题之一是，大脑中的神经元之间的交流非常精确，但典型的电神经网络的电输出却无法针对特定的神经元。为了解决这个问题，研究小组将电信号转换为光。利瓦伊解释说:“先进的光遗传学技术使我们能够精确地瞄准我们生物神经网络中一个非常小的区域的神经元。” 光遗传学是一项利用藻类和其他动物中发现的几种光敏蛋白质的技术。将这些蛋白质插入神经元是一种黑客;一旦它们在那里，照在神经元上的光将使它活跃或不活跃，这取决于蛋白质的类型。在这种情况下，研究人员使用了被蓝光激活的蛋白质。在他们的实验中，他们首先将尖峰神经元网络的电输出转换成蓝色和黑色方块的格子图案。然后，他们将这个图案投射到培养皿中生长的0.8 * 0.8毫米的生物神经网络上。在这个正方形中，只有受到来自蓝色正方形的光照射的神经元被直接激活。 培养的神经元的自发活动产生同步活动，遵循一定的节律。这种节律是由神经元连接在一起的方式、神经元的类型以及它们适应和改变的能力决定的。 “我们成功的关键，”利瓦伊说，“是理解人造神经元的节律必须与真正的神经元相匹配。”一旦我们能够做到这一点，生物网络就能够响应人造网络发出的“旋律”。欧洲脑弓计划的初步成果，帮助我们设计这些仿生人工神经元。” 他们调整人工神经网络使用几种不同的节奏，直到找到最佳匹配。一组神经元被分配到图像网格中的特定像素上，然后有节奏的活动能够改变被照射到培养的神经元上的视觉模式。光的模式显示在培养的神经元的一个非常小的区域，研究人员能够验证局部反应以及生物网络的整体节律的变化。 利瓦伊说:“将光遗传学纳入系统是朝着实用性的一个进步。”“这将使未来的仿生设备能够与特定类型的神经元或特定的神经回路进行交流。”该团队乐观地认为，未来使用该系统的假肢设备将能够替代受损的大脑回路，恢复大脑区域之间的通信。“在东京大学，与Pr Kohno和Ikeuchi博士合作，我们专注于生物混合神经形态系统的设计，以创造新一代的神经假体，”Levi说。
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