一些星形膠質(zhì)細胞網(wǎng)絡，似乎可以像神經(jīng)元一樣發(fā)送信息。圖片來源：RICCARDO CASSIANI-INGONI/SCIENCE PHOTO LIBRARY

科學家發(fā)現(xiàn)了一種名為谷氨酸能星形膠質(zhì)細胞的新型腦細胞。它可以解釋各種神經(jīng)退行性疾病，如帕金森病是如何發(fā)展的。相關(guān)研究9月6日發(fā)表于《自然》。

腦細胞主要分為兩類：神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞。神經(jīng)元通常被認為通過彼此之間的突觸或連接相互交流，而神經(jīng)膠質(zhì)細胞則不使用這種類型的信號傳導。

當一個神經(jīng)元受到電刺激并將一種名為神經(jīng)遞質(zhì)的化學物質(zhì)釋放到它與另一個神經(jīng)元之間的間隙中時，第二個神經(jīng)元被激活，突觸傳遞就發(fā)生了。這種能力在很大程度上被認為是神經(jīng)元所獨有的。

但20年前，現(xiàn)在就職于瑞士洛桑大學的Andrea Volterra和同事宣布，他們發(fā)現(xiàn)一些神經(jīng)膠質(zhì)細胞也可以利用類似突觸的傳遞方式與其他細胞進行交流。然而，這些發(fā)現(xiàn)一直存在爭議，因為其他研究人員難以復制這個發(fā)現(xiàn)。

如今，Volterra和另一個團隊使用現(xiàn)代技術(shù)平息了這場爭論。

研究人員分析了小鼠細胞中由基因產(chǎn)生的RNA分子的數(shù)據(jù)，看看他們是否能在神經(jīng)元以外的細胞中找到突觸傳遞所需的蛋白質(zhì)復合物。RNA分子是蛋白質(zhì)生產(chǎn)的中間體。研究小組特別觀察了大腦海馬體區(qū)域的細胞，因為之前的研究聲稱在這里發(fā)現(xiàn)了非神經(jīng)元的突觸傳遞。

分析顯示，有幾簇星形膠質(zhì)細胞似乎具有參與突觸傳遞的能力。這些細胞似乎釋放了神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸，后者是大腦中最常見的神經(jīng)遞質(zhì)。研究人員隨后通過研究成年小鼠的大腦切片證實了與此相關(guān)的基因存在。研究人員將這些細胞命名為谷氨酸能星形膠質(zhì)細胞。

“這些細胞有點像星形膠質(zhì)細胞，也有點像神經(jīng)元?！盫olterra說，“它們分泌神經(jīng)遞質(zhì)的機制和速度通常只與神經(jīng)元有關(guān)。這就是為什么我們稱它為一種混合細胞的原因?！?/p>

隨后，研究人員使用一種名為雙光子成像的熒光顯微鏡技術(shù)研究這些細胞在小鼠大腦中釋放谷氨酸的情況。Volterra說：“我們看到的信號釋放速度順序與神經(jīng)元相似。”

通過分析現(xiàn)有數(shù)據(jù)集，Volterra和同事還在人類非神經(jīng)元細胞中發(fā)現(xiàn)了類似的突觸傳遞蛋白質(zhì)特征。洛桑大學的研究小組成員Ludovic Telley說：“研究結(jié)果表明，這些細胞在人體內(nèi)是保守的?！?/p>

研究人員不知道在大腦中能發(fā)現(xiàn)多少這樣的細胞，也不知道它們是否主要位于海馬體中。

Volterra說，目前還不清楚大腦為什么需要神經(jīng)膠質(zhì)細胞通過突觸傳遞信息。他推測，這可能會帶來更大程度的信號協(xié)調(diào)?！巴ǔ?，我們需要神經(jīng)元信息傳播到更大的集合中，而神經(jīng)元在這方面的協(xié)調(diào)不是很好?！彼f，一個星形膠質(zhì)細胞可以與小鼠的10萬個突觸接觸，這意味著信號能夠以更協(xié)調(diào)的方式傳播得更遠，可以到達人類的數(shù)百萬個突觸。

Volterra說，這些細胞似乎存在于參與運動的大腦回路中，而帕金森病患者腦回路退化了。他說，更好認識這些細胞可以讓我們更深入地了解如何應對這種情況。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-023-06502-w