神经元活动塑造星形胶质细胞的发育

贝勒医学院的研究人员揭示了星形胶质细胞(大脑中最丰富的神经胶质细胞)的特殊浓密形状的过程，这是大脑功能的基础。他们在《自然》杂志上报告说，神经元活动对于星形胶质细胞发展其复杂形状是必要且足够的，中断这一发育过程会导致大脑功能中断。

“星形胶质细胞扮演着不同的角色，对正常的大脑功能至关重要，”第一作者Yi-Ting Cheng说，他是贝勒Benjamin Deneen博士实验室的研究生。“例如，它们支持其他基本脑细胞、神经元的活动;参与突触的形成和功能，或神经元到神经元的连接;释放神经递质，介导神经元通讯的化学物质;并制造血脑屏障。

在成人大脑中，星形胶质细胞的浓密形状从根本上与有效的大脑功能有关。分支星形胶质细胞结构的末端与神经元相互作用并调节突触活动。

“如果星形胶质细胞失去其结构，那么突触就不能正常工作，大脑功能就会出错，”神经外科教授兼Russell J.和Marian K. Blattner博士兼贝勒癌症神经科学中心主任Deneen说。他也是该作品的通讯作者。

“弄清楚星形胶质细胞如何获得其复杂，浓密的结构对于理解大脑如何发育和功能至关重要，并可能为神经发育状况如何出现带来新的见解。在这项研究中，我们研究了指导星形胶质细胞结构发展的细胞和过程。

神经元引领潮流

当星形胶质细胞发育时，神经元已经存在并活跃，那么神经元是否会影响星形胶质细胞如何获得其复杂的形状?

“我们人工激活或沉默神经元，并确定这是否会加速或减慢星形胶质细胞的成熟，”Cheng说。“我们发现神经元活动既必要又足以驱动星形胶质细胞完全成熟成浓密的细胞。

那么星形胶质细胞是如何接收信号，引导它们进入正确的成熟路径的呢?通过几种实验方法，研究小组发现神经元产生一种称为GABA的神经递质，该神经递质通过其表面名为GABA的分子与星形胶质细胞结合。B受体。

“我们淘汰了GABA。B星形胶质细胞中的受体并激活神经元。在这种情况下，神经元并没有促进典型星形胶质细胞形状的发展，支持神经元通过GABA与星形胶质细胞交流的观点。B受体促进其成熟。

“这一发现令人惊讶且非常有趣，”Deneen说。“已知GABA等神经递质在突触神经元之间发出信号，但我们发现神经递质也向星形胶质细胞发出信号，通过触发其结构的变化来影响它们的发育。

其他实验揭示了神经元如何引导星形胶质细胞发展其浓密形状的更多谜题。“神经元产生GABA，GABA通过GABA与星形胶质细胞结合B受体。反过来，这激活了一系列事件，包括触发另一种称为Ednrb的受体的表达，该受体驱动与细胞形状相关的细胞内重塑细胞结构的途径，“Cheng说。

研究人员还调查了另一个与星形胶质细胞发育有关的谜团。他们发现调节GABA的表达B星形胶质细胞中的受体在不同的大脑区域中以不同的方式发生。“这个结果完全出乎意料，”Deneen说。“GABAB受体是星形胶质细胞在所有大脑区域发育其浓密形状的普遍需求。它在大脑的不同区域是如何以不同的方式调节的?”

通过生物信息学分析，研究人员发现这种区域调节是由两种蛋白质赋予的，即大脑皮层中的LHX2和嗅球中的NPAS3，通过它们与蛋白质SOX9和NFIA的区域特异性相互作用，SOX<>和NFIA存在于所有调节GABA的星形胶质细胞中。B受体表达。在皮层中，LHX2仅与NFIA结合，而在嗅球中，NPS3仅与SOX9结合，使每个人都能够调节GABAB特定大脑区域的受体表达。

总之，研究结果表明，星形胶质细胞的发育和功能涉及由神经元活动触发的事件和蛋白质的复杂模式，并以区域特异性的方式运作。