Nature新文章：不容忽视的星形胶质细胞

　　

生物通报道  根据加州大学旧金山分校研究人员发布的一项新研究，从事脑疾病研究的科学家们可能需要超越神经细胞，开始将注意力放到星形胶质细胞（astrocytes）上来，因为它们在神经回路的发育和维持中发挥了一些独特的作用，有可能促成了各种各样的疾病（延伸阅读：Nature重要发现：星形胶质细胞新功能 ）。

在发表于4月28日《自然》（Nature）杂志上的一篇新文章中，研究人员报告称功能失常的星形胶质细胞有可能促成了肌萎缩侧索硬化症（ALS）一类的神经系统退行性疾病，或甚至是自闭症和精神分裂症等发育障碍。

加州大学旧金山分校儿科学与神经外科学教授、霍华德休斯医学研究所研究员David Rowitch博士领导了这一研究。

在小鼠中研究人员发现，脊髓中一种特殊形式的星形胶质细胞分泌了一种蛋白，这一蛋白是维持控制反射动作（reflexive movement）的神经回路的必要条件。这一研究发现首次证实了存在一些不同类型的星形胶质细胞，它们支持了中枢神经系统内特定位点不同神经回路的发育和维持。

星形胶质细胞的数量大大多于信号传导神经元，构成了大脑中的大部分细胞。然而当提及星形胶质细胞时，神经科学家们习惯于只关注香草味——尽管星形胶质细胞分布在大脑和脊髓一些不同的位点，科学家们将它们视作是相似的细胞——现在他们将不得不想象存在“31种口味”或是更多。

Rowitch说，甚至有可能有数百种不同的星形胶质细胞在不同的位点执行特异的功能。“我们的研究显示一些特化的星形胶质细胞发挥功能，支持了它们邻近区域中一些特殊类型的神经元。”

在Rowitch实验室博士后研究人员Anna Molofsky的领导下，研究人员对脊髓感觉运动回路展开了研究，这一回路可使得小鼠和人类在不经思考的情况下做出反应——例如，拉动肢体远离热的东西。

研究小组发现，相比于脊髓其他区域中的星形胶质细胞，靠近运动神经元的星形胶质细胞生成了更丰富的Sema3a蛋白。他们推断，运动神经元需要来自局部星形胶质细胞的这一Sema3a，因为当阻断Sema3a生成时，运动神经元无法形成正常的连接，并且半数的运动神经元死亡。

在致命性的神经退行性疾病ALS以及累及新生婴儿的脊髓性肌萎缩疾病中，也存在运动神经元死亡。在其他的一些研究中，科学家们发现异常的星形胶质细胞可对运动神经元产生毒性作用。

Molofsky是一名精神病医师，其一直在研究星形胶质细胞组织神经回路的机制，以及在发育或疾病过程中这些神经回路遭到破坏与异常星形胶质细胞功能之间的关系。人们认为一些神经回路遭到破坏导致了某些精神疾病。

Molofsky说：“这项研究对于ALS一类的运动神经元疾病具有直接的意义，但我认为我们的研究发现或许可以更普遍地适用于一些大脑神经回路形成疾病，如自闭症、精神分裂症和癫痫等。为了全面地了解神经回路形成和维持的机制，集合有关星形胶质细胞支持这一过程的知识似乎很重要。”

Rowitch表示赞同：“在某种程度上，精神疾病或神经系统疾病限于大脑的某一特定区域，我们现在应该考虑在这一区域中调控神经连接的潜在特化星形胶质细胞类型，以及它们对于疾病的贡献。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Astrocyte-encoded positional cues maintain sensorimotor circuit integrity

Astrocytes, the most abundant cells in the central nervous system, promote synapse formation and help to refine neural connectivity. Although they are allocated to spatially distinct regional domains during development, it is unknown whether region-restricted astrocytes are functionally heterogeneous. Here we show that postnatal spinal cord astrocytes express several region-specific genes, and that ventral astrocyte-encoded semaphorin 3a (Sema3a) is required for proper motor neuron and sensory neuron circuit organization. Loss of astrocyte-encoded Sema3a leads to dysregulated α-motor neuron axon initial segment orientation, markedly abnormal synaptic inputs, and selective death of α- but not of adjacent γ-motor neurons. In addition, a subset of TrkA+ sensory afferents projects to ectopic ventral positions. These findings demonstrate that stable maintenance of a positional cue by developing astrocytes influences multiple aspects of sensorimotor circuit formation. More generally, they suggest that regional astrocyte heterogeneity may help to coordinate postnatal neural circuit refinement.