神經遞質調控亞細胞、單細胞和網絡水平的特征詳解

瀏覽次數：584　發布日期：2024-4-25　來源：本站　僅供參考，謝絕轉載，否則責任自負

2024年4月17日加州大學Kira E. Poskanzer團隊在Nature雜志發表文章揭示了興奮性遞質和抑制性遞質對皮層星形膠質細胞的鈣離子事件的差異性調控作用，這種調控作用依賴于縫隙連接。

1、不同神經遞質誘發星形膠質細胞的鈣離子活性存在差異

研究人員通過雙光子鈣成像觀察到在接受抑制性突觸受體激動劑baclofen誘發皮層星形膠質細胞鈣離子信號增強具有延遲性、持續性特點，而興奮性突觸受體激動劑t-ACPD誘發星形膠質細胞鈣離子信號增強具有快速、短暫性特點，表明星形膠質細胞對不同神經遞質的響應存在時間分辨率和強度的差異性。

圖1：不同神經遞質誘發星形膠質細胞的鈣離子活性存在差異

2、神經遞質引起單細胞和網絡水平的星形膠質細胞鈣離子變化

研究人員將抑制性遞質GABA和興奮性遞質Glu分別與籠鎖化合物進行結合，在雙光子顯微鏡800納米激發光刺激下可促進神經遞質的釋放(限定在25平方微米內，持續時間為0.5-1秒)，與此同時在900納米激光下觀察不同遞質對同一個星形膠質細胞鈣離子變化。他們發現解籠鎖促進神經遞質釋放后周圍星形膠質細胞鈣離子活性增加，這種響應的時間分辨率為秒級別。然而抑制性和興奮性遞質引起單個星形膠質細胞的鈣離子變化之間并沒有差異。

通過上述解籠鎖技術，研究人員發現在釋放神經遞質后周圍星形膠質細胞群(局部網絡)鈣離子活性增加，這種增加可被縫隙連接阻斷劑所阻斷。間隙連接蛋白43(CX43)是星形膠質細胞進行細胞間通訊的關鍵分子。特異性敲除星形膠質細胞CX43后也能顯著減弱神經遞質釋放后誘發的星形膠質細胞局部網絡活性增加效應。進一步的Sholl分析發現神經遞質釋放后可激活周圍200微米內的星形膠質細胞。

圖2、神經遞質引起網絡水平的星形膠質細胞鈣離子變化

3、興奮性遞質促進鄰近星形膠質細胞鈣離子事件傳播

星形膠質細胞鈣離子事件是高度異質性的，離體實驗發現分析發現鄰近細胞最穩定存在且與神經遞質釋放一致的事件是鈣離子傳播。傳播事件可能促進跨細胞區室的信息整合，實現附近突觸活動的協調調節。通過在體雙光子顯微鏡觀察到皮層腦區也存在類似的一小群鈣離子傳播事件。興奮性遞質Glu釋放后可增加鄰近星形膠質細胞鈣離子傳播事件發生頻率，但抑制性遞質并不發揮增強作用。在特異性敲除星形膠質細胞CX43后可阻斷興奮性遞質Glu釋放增加鈣離子傳播。