《Nature | 空间转录组学揭示了长期记忆中神经元-星形胶质细胞的协同作用》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-02-08
  • 2024年2月7日,洛克菲勒大学的研究人员在Nature在线发表题为Spatial transcriptomics reveal neuron–astrocyte synergy in long-term memory的文章。

    记忆对过去的经验进行编码,从而实现未来的计划。基底外侧杏仁核是显著网络的中心,是情绪体验的基础,因此在长期恐惧记忆的形成中起着关键作用。

    该研究使用空间和单细胞转录组学来阐明基底外侧杏仁核在长期记忆中的作用的细胞和分子结构。研究人员在神经元和星形胶质细胞亚群中鉴定了转录特征,这些特征具有记忆特异性并持续数周。这些转录特征涉及神经肽和 BDNF 信号传导、MAPK 和 CREB 激活、泛素化途径和突触连接作为长期记忆的关键组成部分。值得注意的是,在长期记忆形成时,由Penk增加和Tac表达降低定义的神经元亚群构成了基底外侧杏仁核记忆印记中最突出的组成部分。通过单细胞RNA测序和完整切片中的单分子空间转录组学观察到这些转录变化,从而提供了记忆印记的丰富空间图谱。空间数据使我们能够确定该神经元亚群与相邻的星形胶质细胞相互作用,功能实验表明神经元需要与星形胶质细胞相互作用来编码长期记忆

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41586-023-07011-6
相关报告
  • 《Nature | 老化和精神分裂症中神经元-星形胶质细胞协同程序下降》

    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-03-10
    • 2024年3月6日,哈佛大学医学院的研究人员在Nature发表题为A concerted neuron–astrocyte program declines in ageing and schizophrenia的文章。 人类的大脑因人而异,也随时间而变化;这种变异尚未从细胞术语中得到理解。 该研究描述了人们的皮层神经元和皮层星形胶质细胞之间的关系。研究人员使用单核RNA测序分析了191名年龄在22-97岁之间的人类供体的前额叶皮层,包括健康个体和精神分裂症患者。对这些数据的潜在因素分析表明,在皮质神经元更强烈地表达编码突触成分的基因的人中,皮质星形胶质细胞更强烈地表达具有突触功能的独特基因和合成胆固醇的基因,胆固醇是星形胶质细胞提供的突触膜成分。研究人员将这种关系称为突触神经元和星形胶质细胞程序(SNAP)。 在精神分裂症和衰老症中(这两种疾病涉及认知灵活性和可塑性下降),从SNAP中剥离的细胞:星形胶质细胞,谷氨酸能(兴奋性)神经元和GABA能(抑制性)神经元都显示出SNAP表达降低到相应程度。SNAP不同的星形胶质细胞和神经元成分都涉及精神分裂症遗传危险因素高度集中的基因。即使在年龄相仿的健康人群中,SNAP 的数量也存在差异,可能是正常人类个体间差异的许多方面的基础,并且可能是多种病理生理学的重要汇合点。
  • 《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:2024-03-24
    • 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。