舒适的一呼一吸，星形胶质细胞功不可没

NIH一项最新大鼠研究表明，支持细胞也具备调节大脑电路活动能力。

　　

传统上，我们认为星形胶质细胞（astrocytes）仅仅是健谈且活跃的神经元的默默支持者。美国国立卫生研究院在《Nature Communications》发表最新文章，提出证据表明星形胶质细胞也能“说话”。

脑内至少一半以上组成细胞是胶质细胞，其中大部分是星形胶质细胞，越来越多证据表明，星形胶质细胞可以像神经元一样，通过向周围细胞放电或释放化学信号（递质）调控大脑活动。

这项新实验结果显示，沉默大鼠大脑呼吸中枢内的星形胶质细胞，大鼠的呼吸频率明显变慢，与正常大鼠相比，星形胶质细胞失活的大鼠们在跑步机上运动产生疲劳感的时间更早。这都是操纵星形胶质细胞引起呼吸发生改变的直接例证。

“几十年来，我们一直认为呼吸作用完全由大脑神经元控制，没想到星形胶质细胞也在积极地帮助调控呼吸节奏，”NIH国家神经疾病和中风研究所高级研究员Jeffrey C. Smith博士说。

Smith博士实验室致力于研究大脑呼吸中心“preBötzinger复合体”神经元如何通过有节奏的放电控制呼吸。在这项研究中，他们与伦敦大学学院Alexander Gourine教授团队合作，发现这一脑区周边的星形胶质细胞可通过检测血二氧化碳水平变化，调节呼吸反应。

研究人员对preBötzinger复合体内的星形胶质细胞释放递质的能力进行遗传修饰，递质水平减少的大鼠比正常大鼠吸气和吐气的频率低。相反，增强星形胶质细胞的递质释放，大鼠静息时的呼吸率升高，比其他大鼠更经常吐气。

他们还测试了沉默星形胶质细胞如何影响大鼠对氧气和二氧化碳水平变化的反应。当氧气水平较低或二氧化碳含量较高时，大鼠呼吸频率增加，但仍低于正常水平，低氧条件下，沉默星形胶质细胞大鼠的吐气率也会降低，它们在跑步机上持续奔跑的距离比正常大鼠少一半。

呼吸的首要目标是交换二氧化碳和氧气。“星形胶质细胞能帮助大脑将气体变换转化为呼吸作用，”本文一作Shahriar Sheikhbahaei博士说。

最后研究小组还发现，星形胶质细胞通过三磷酸腺苷（ATP）与大脑其他细胞进行交流。在正常和低氧情况下，ATP减少也会导致静息呼吸率和叹气率下降。

“我们打算沿着这条途径，继续了解星形胶质细胞如何帮助正常和疾病大脑控制其他呼吸相关事件，”Smith博士说。

立即索取PXi Access成像系统的详细资料

原文检索：
Astrocytes modulate brainstem respiratory rhythm-generating circuits and determine exercise capacity