2020年12月15日

大脑免疫细胞的意外作用

称为小胶质细胞的细胞是大脑免疫系统的重要组成部分,它们不断地从其细胞体内伸出和收回“分支”,以观察其环境。想一想章鱼,不是在移动自己的身体,而是在各个方向上到达其触手。这就是小胶质细胞的运作方式。在一个小时的跨度内,每个单元将覆盖围绕它的整个三维空间。然后,它将重新开始。

这种连续快速的监视是保留给 in the 脑. It occurs in your 脑 all the time, without the presence of disease, 和 whether you are awake 要么 asleep. Microglia can also rapidly direct their 分行 toward a site of injury in the 脑. The longstanding theory has been that 小胶质细胞 perform this surveillance to sense invasion by an infectious agent 要么 to sense trauma.

格拉德斯通研究所的高级研究员Katerina Akassoglou博士说:“这对我来说从来没有道理。” “为什么细胞会为如此之不可能发生的事情消耗如此多的能量?我一直认为小胶质细胞一直存在移动的另一个原因,很可能与大脑的正常功能有关。”

事实证明,阿卡索格鲁是对的。

在该杂志最近发表的一项研究中 自然神经科学,她和她的团队表明,事实上,小胶质细胞的监视有助于预防 (或过度兴奋)在大脑中。鉴于过度兴奋是许多神经系统疾病(包括阿尔茨海默氏病,癫痫病和自闭症)的特征,这些发现可能为多种疾病开辟新的治疗途径。

预防大脑过度活动

自从她的科学生涯开始以来,阿卡索格鲁就对大脑的先天免疫系统感兴趣。她于2003年在博士后进修时在显微镜下目睹了小胶质细胞的监视,当时她在附近的一个实验室中发现了这种现象。她马上就知道要了解这些细胞,就必须找到一种方法来“冻结”它们的运动。

“这说起来容易做起来难,要花10年的时间弄清楚如何阻止它们移动,”同时还是加州大学旧金山分校(UCSF)神经病学教授的阿卡索格鲁说。 “有杀死细胞的方法,但是它们消失了,你就无法研究它们的运动。找到一种方法来保持它们的生命,同时又阻止它们能够检查大脑,这是非常具有挑战性的。”

She 和 her team created the first mouse model in which the process of 小胶质细胞l 脑 surveillance can be blocked. The cells are still alive, but they can no longer extend 和 retract their 分行. Then, the goal of the project was simply to observe what happens.

“这完全是出于好奇,”阿卡索格鲁说。 “我们只是想知道,为什么这些细胞一直在移动,如果它们停止了,大脑会发生什么?”

最初,似乎什么也没有发生,“冰冻”的小胶质细胞似乎正常。直到一天,维多利亚·拉法斯基(Victoria Rafalski)出乎意料地观察到了一只癫痫发作的老鼠。

该研究的第一作者,格拉德斯通阿卡索格鲁实验室的前博士后学者拉法斯基说:“那是当我们意识到小胶质细胞无法正常运转时,小鼠会自发发作。” “这是我们第一个迹象表明,这些细胞的监视可能会抑制癫痫发作的活动。这也向我们暗示了为什么它们需要不断运动-抑制癫痫发作可能是大脑中不间断的必需品。”

为了进一步调查,研究人员依靠显微镜和图像分析的最新技术进步。他们组合了这些方法,以开发自己的方法来观察活细胞中小胶质细胞与活动神经元之间的相互作用,因为老鼠在胡须上挠痒痒地在轮子上奔跑。

The scientists discovered that 小胶质细胞 are not extending their 分行 at random. Instead, 小胶质细胞 reach out primarily to active neurons, one after another, while paying less attention to non-active neurons. Importantly, they noticed that when 小胶质细胞 touch an active neuron, that neuron's activity does not increase further.

“小胶质细胞似乎感觉到哪个神经元将变得过度活跃,并通过与之接触来控制它,从而防止该神经元的活动升级,”该研究的另一第一作者,阿卡索格洛大学前研究人员马里奥·梅利尼解释道。实验室,现在领导法国卡昂诺曼底大学的一个团队。 “相反,在冻结了小胶质细胞运动的小鼠模型中,我们发现附近神经元的活动一直在增加,有点像恒温器坏了的加热器。这改变了我们对大脑中神经元活动的调控方式的想法。在开关中,小胶质细胞是大脑的恒温器,控制着过度的神经元活动。”

这些发现帮助研究小组发现了小胶质细胞监测的生理作用。小胶质细胞通过防止神经元过度活跃或过度兴奋,对于将神经元活动维持在正常范围内至关重要。

这项研究的共同作者,副研究员Jorge Palop博士说:“在癫痫病患者以及其他更可能发生癫痫病的疾病(例如阿尔茨海默氏病和自闭症)中,可以观察到网络过度兴奋性。在Gladstone。 “而且,过度活跃的大脑会同时导致大量神经元放电(或变得活跃),这一过程被称为过度共生,可导致自发性癫痫发作。我们的研究可能会提供一种干预过度兴奋性疾病的新方法。 ”

Akassoglou说:“在许多脑部疾病中,小胶质细胞检测大脑的能力受到损害。” “我们现在有了一个模型来研究小胶质细胞监测功能受损对大脑炎症和认知的影响,这些疾病包括阿尔茨海默氏病,多发性硬化症以及由病毒(如COVID-19)引起的脑部感染。”

知道小胶质细胞不断运动以防止大脑变得过度兴奋可能会产生治疗意义。实际上,通过使用药理激活剂强迫小胶质细胞扩展其分支,可以逆转大脑中的过度活跃。在这项研究中,当晶须被挠痒并使神经元活动恢复到正常水平时,这种方法恢复了小胶质细胞的过程。 Akassoglou和她的团队现在正在扩展这些研究,以测试疾病模型中任何可能的有益作用。

“通过解开谜团 不断的发展,我们现在有了治疗毁灭性脑部疾病的新线索。”

该论文“小胶质Gi依赖的动力学调节 网络过度兴奋性”,由 自然神经科学 2020年12月14日。



更多信息: Mario Merlini等。小胶质Gi依赖动力学调节脑网络过度兴奋性, 自然神经科学 (2020)。 DOI:10.1038 / s41593-020-00756-7
期刊信息: 自然神经科学

引文: 大脑免疫细胞的意外作用(2020年12月15日) 2020年12月15日检索 from //xasqxhb.com/news/2020-12-unexpected-role-brain-immune-cells.html
本文件受版权保护。除了出于私下学习或研究目的进行的任何公平交易外, 未经书面许可,不得复制部分内容。内容仅供参考。

用户评论