星形膠質(zhì)細(xì)胞的生物學(xué)功能

李叢叢張金鳳劉國菊

（1.山東醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校 山東濟(jì)南 250002；2.山東建筑大學(xué) 山東濟(jì)南 250101）

星形膠質(zhì)細(xì)胞的生物學(xué)功能

李叢叢1張金鳳2劉國菊1

（1.山東醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校 山東濟(jì)南 250002；2.山東建筑大學(xué) 山東濟(jì)南 250101）

星形膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最廣泛的細(xì)胞類型，具有復(fù)雜多樣的結(jié)構(gòu)和功能，它與神經(jīng)元構(gòu)成功能單位，在神經(jīng)系統(tǒng)多種生理活動(dòng)和病理過程中起著重要作用。這篇綜述簡要介紹星形膠質(zhì)細(xì)胞在神經(jīng)元的發(fā)育分化、修復(fù)再生、信號傳遞、突觸形成和消除、免疫調(diào)節(jié)、學(xué)習(xí)記憶和呼吸調(diào)節(jié)等方面的生物學(xué)作用。

星形膠質(zhì)細(xì)胞 突觸消除 免疫調(diào)節(jié) 學(xué)習(xí)記憶 呼吸調(diào)節(jié)

1 AS的生物學(xué)功能

1.1 AS的對神經(jīng)元的作用

1.1.1 營養(yǎng)修復(fù)作用

2000年,Lu和Lau等［1］發(fā)現(xiàn)AS能合成和分泌大量化學(xué)物質(zhì),如神經(jīng)生長因子、神經(jīng)遞質(zhì)、和細(xì)胞因子,這些細(xì)胞因子對神經(jīng)元的發(fā)育具有營養(yǎng)作用。2007年,峣胡增等［2］研究表明AS可以通過谷氨酸-谷氨酰胺循環(huán)、細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度的調(diào)節(jié)等方式來影響神經(jīng)元的生物活性和神經(jīng)突觸的可塑性。

1.1.2 誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞定向分化

AS與神經(jīng)干細(xì)胞共同孵育使神經(jīng)發(fā)生率顯著提高。周向陽等人研究了SD大鼠的AS對神經(jīng)干細(xì)胞體外定向分化的影響。2000年, Song H［3］等研究發(fā)現(xiàn)新生大鼠的神經(jīng)干細(xì)胞與其海馬AS共同孵育能明顯提高神經(jīng)發(fā)生率,但與神經(jīng)元共同孵育時(shí),神經(jīng)發(fā)生率幾乎不變。

1.1.3 控制突觸形成、功能和消除作用

2013年,斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究人員在《nature》上公布了一項(xiàng)AS的未知功能,AS通過選擇性地除去突觸,積極地修整了神經(jīng)細(xì)胞回路,它在決定新突觸的確切生成位置和時(shí)間上起著關(guān)鍵性的作用。2015年,Won［4］等針對人腦組織展開研究進(jìn)一步地證實(shí)了AS的這一作用：AS的突觸吞噬行為是由神經(jīng)元活動(dòng)所觸發(fā),一直持續(xù)到成年,在人類學(xué)習(xí)、回憶、情感和運(yùn)動(dòng)的過程中,AS有可能對不斷微調(diào)和重新裝配腦回路起重要的作用；AS功能不足和過度,可能是老年時(shí)回路重塑能力喪失、阿爾茨海默氏癥及帕金森病等神經(jīng)退行性疾病中大量突觸破壞的基礎(chǔ)。

1.2 AS對疼痛的調(diào)節(jié)作用

近期,人們發(fā)現(xiàn)AS表面有細(xì)菌和病毒受體,以及大量神經(jīng)遞質(zhì)和調(diào)質(zhì)的受體,鞘內(nèi)注入細(xì)菌、病毒、神經(jīng)遞質(zhì)和調(diào)質(zhì)可以致痛。2005年,李卉麗等［5］研究表明在疼痛刺激條件下,脊髓水平AS的特異性標(biāo)志物表達(dá)水平大大增加,表明脊髓水平的AS和小膠質(zhì)細(xì)胞可被痛刺激所激活,但具體機(jī)制不清。

1.3 免疫調(diào)節(jié)和神經(jīng)炎癥調(diào)節(jié)作用

2010年,Xie L［6］的研究證實(shí),AS調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞的功能,使腦組織抵御細(xì)菌的感染,在神經(jīng)系統(tǒng)病理?xiàng)l件下阻止細(xì)菌通過血腦屏障。2015年,Sofroniew MV［7］研究證實(shí),AS可分泌大量的促炎因子和抑炎因子,在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的炎癥反應(yīng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的調(diào)節(jié)作用。

1.4 對睡眠和學(xué)習(xí)記憶的調(diào)節(jié)作用

2011年5月, Florian C［8］證實(shí)AS釋放的腺苷是導(dǎo)致睡眠不足時(shí)海馬突觸可塑性和記憶力下降的主要原因,這一成果對臨床上治療睡眠不足導(dǎo)致的認(rèn)知能力下降有推進(jìn)作用。Pál B［9］等在2015年研究發(fā)現(xiàn),AS膜內(nèi)外電流的變化與皮質(zhì)振蕩活動(dòng)、記憶、學(xué)習(xí)或整體神經(jīng)元的興奮性直接相關(guān)。

1.5 對呼吸的調(diào)節(jié)作用

2010年,Gourine AV等［10］有了一項(xiàng)重大的新發(fā)現(xiàn),即AS在調(diào)節(jié)呼吸方面也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。該研究證明,AS可以根據(jù)不斷變化的新陳代謝和活動(dòng)需要調(diào)節(jié)呼吸強(qiáng)度,AS功能障礙可能與新生兒猝死綜合癥或先天中樞性換氣不足癥有關(guān)。

2 現(xiàn)狀與展望

曾經(jīng)我們認(rèn)為AS僅僅是神經(jīng)系統(tǒng)中處于從屬地位的一類細(xì)胞,而事實(shí)上AS從胚胎時(shí)期開始就伴隨神經(jīng)元終生并執(zhí)行十分重要的生物學(xué)功能。目前AS與神經(jīng)元之間如何共同參與上述功能的調(diào)節(jié),作用機(jī)制是什么,通過那些信號傳導(dǎo)通路來實(shí)現(xiàn),它與神經(jīng)系統(tǒng)諸多疾病的發(fā)生有何準(zhǔn)確聯(lián)系,這些疑問提示我們對AS生物學(xué)功能的研究還有非常廣闊的空間。

［1］Lau LT，Yu ACH，et.Astrocyte produce and release interleukin-1， interleu-kin-6，tumor mecrosis factor alpha and interferom-gamma following traumatic and metabolic injury ［J］.J Neurotrauma，2001，18（3）：351-359.

［3］Song H，Stevens CF， Gage FH，et. Astroglia induce neurogenesis from adult neural stem cells［J］. Nature.，2002 ， 417（6884）：39-44.

［4］Won-suk chuang， et，Astrocytes Control Synapse Formation，F(xiàn)unction， and Elimination［J］ ，Cold Spring Harb Perspect Biol. 2015； 7（9）： 10.1101..

［5］李卉麗， 秦綠葉，萬有，等，疼痛研究的新亮點(diǎn)：星形膠質(zhì)細(xì)胞 ［J］.生理科學(xué)進(jìn)展藥，2003，34 （1）：45-48.

［6］Luokun Xie，Ethan C ，Poteet，Wenjun Li，et. Modulation of polymorphonuclear neutrophil functions by astrocytes ［J］.J Neuroinflammation， 2010.1186/1742-2094-7-53

［7］Sofroniew MV，et， Astrocyte barriers to neurotoxic inflammation［J］，Nat Rev Neurosci 2015 May；16 （5）： 249-63.

［8］Florian C， Vecsey CG， Halassa MM，et. Astrocyte-derived adenosine and A1 receptor activity contribute to sleep lossinduced deficits in hippocampal synaptic plasticity and memory in mice［J］. J Neurosci，2011，31（19）：6956-62.

［9］P ál B，et， Astrocytic Actions on Extrasynaptic Neuronal Currents［J］， Front Cell Neurosci. 2015 Dec 9；9：474.

［10］Gourine AV， Kasymov V， Marina N，et. Astrocytes control breathing through pH-dependent release of ATP ［J］. Science. 2010，329（5991）：571-5.

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