Cell子刊：脑中急救员如何找到灾区？

　　

生物通报道  如同急救人员赶往灾难现场一样，一类称为小胶质细胞（microglia）的细胞会火速去到脑部受到损伤的位置，通过“吃掉”所有的细胞残骸和死亡或濒死的神经元来除去损伤。

来自欧洲分子生物学实验室（EMBL）的科学家们现在发现小胶质细胞借助一连串的分子信号检测到损伤位点的机制。这一研究成果发布在《发育细胞》（Developmental Cell）杂志上，为开发出小胶质细胞功能受损所导致疾病的新治疗策略铺平了道路。

该研究的领导者Francesca Peri 说：“它们帮助维持了我们大脑的健康，然而我们对于小胶质细胞所知却少得惊人。现在，我们首次确定了小胶质细胞检测到脑损伤的机制，以及这些紧急呼叫是如何在神经元间传递的。”

当发生紧急情况时，哭声可以提醒旁观者拨打紧急电话。一个电话通过无线电传送出去，该地区的救护车、警察或消防车就会对需要作出响应。Peri和同事们发现在脑中，损伤的神经元发出痛苦的哭泣：它们会释放一种称为谷氨酸（glutamate）的分子。邻近的神经元感知这种谷氨酸并通过摄取钙做出响应。随着谷氨酸从受损位点扩散出去，生成了钙波。沿着钙波，当神经元摄取钙时会释放第三种分子ATP。当钙波到达附近时，小胶质细胞检测到ATP，将其视为行动呼叫，朝这个方向移动——向后追踪钙波直至它到达损伤位点。

科学家们过去就知道小胶质细胞可以检测ATP，但是这种分子不会在细胞外持续很久，因此有人质疑ATP独自如何成为一种信号被携带到如此远离损伤位点的小胶质细胞的定位之处。Peri和同事们发现其诀窍在于持久的谷氨酸驱动的钙波能够走过脑长度。由于这种钙波，使得并不仅是受损细胞发出ATP信号，而是沿路神经元多次发送直至它到达小胶质细胞。

Peri实验室的Dirk Sieger和Christian Moritz利用了斑马鱼有透明头部这一便利，可使科学家们在显微镜下观察到鱼的头部。他们利用激光损伤了斑马鱼的一些脑细胞，观察到荧光标记的小胶质细胞移动进去到达了损伤位点。当他们对斑马鱼进行遗传工程操作在显微镜下追踪到神经元钙水平时，科学家们证实当钙波到达小胶质细胞，这些细胞会立即向损伤部位移动。

知道这一过程的所有步骤，以及它们如何彼此传送，有可能帮助设计出改善小胶质细胞检测能力的新治疗策略。当小胶质细胞出现异常时会导致阿尔茨海默氏症和帕金森氏症等疾病。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Long-Range Ca2+ Waves Transmit Brain-Damage Signals to Microglia

Microglia are the resident phagocytes of the brain that are responsible for the clearance of injured neurons, an essential step in subsequent tissue regeneration. How death signals are controlled both in space and time to attract these cells toward the site of injury is a topic of great interest. To this aim, we have used the optically transparent zebrafish larval brain and identified rapidly propagating Ca2+ waves that determine the range of microglial responses to neuronal cell death. We show that while Ca2+-mediated microglial responses require ATP, the spreading of intercellular Ca2+ waves is ATP independent. Finally, we identify glutamate as a potent inducer of Ca2+-transmitted microglial attraction. Thus, this real-time analysis reveals the existence of a mechanism controlling microglial targeted migration to neuronal injuries that is initiated by glutamate and proceeds across the brain in the form of a Ca2+ wave.