神经科学博士生因研究鲜为人知的星形胶质细胞而获得NIH奖

【字体: 时间:2022年09月30日 来源:

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  Ceja Pinkston探索关于星形胶质细胞的一个基本问题:是什么首先吸引它们到突触上支持所有这些行为?她认为,以这种方式了解星形胶质细胞可以帮助科学家填补神经发育障碍如何产生以及如何治疗的知识空白。

  
   

Beatriz T. Ceja Pinkston, a Ph.D. student in the Olsen Lab at Virginia Tech    

图片:Beatriz T. Ceja Pinkston研究星形胶质细胞。    

资料来源:弗吉尼亚理工大学

在我们的思想、行为和动作背后是放电的神经元。这些基本的脑细胞通过被称为突触的接触点相互沟通,调解我们大脑所做的许多事情。但在这种活动的背后是一种大脑细胞,在神经科学的历史上,对它的研究很少:星形胶质细胞。

弗吉尼亚理工大学奥尔森实验室(隶属于神经科学学院)的博士生Beatriz T. Ceja Pinkston称星形胶质细胞为“大脑的多任务处理机器”。

这些细胞具有复杂的海绵状形状,细胞体上有数千个分支,使它们能够同时与数千种物质相互作用。Ceja Pinkston说,它们几乎参与了维持大脑运转的每一个方面,包括大脑发育、维持体内平衡、血脑屏障的形成,以及所有与神经元有关的东西。

Ceja Pinkston说:“如果我们把大脑想象成一个花园,神经元就像美丽的花朵,让我们继续前进。”“但星形胶质细胞就像土壤一样,维持着这些花,喂养着这些花,并提供所有的营养、所有的丰富和美好,让这些花开花结果。”

在国立卫生研究院Ruth L. Kirschstein博士前个人国家研究服务奖的支持下,Ceja Pinkston将探索关于星形胶质细胞的一个基本问题:是什么首先吸引它们到突触上支持所有这些行为?她认为,以这种方式了解星形胶质细胞可以帮助科学家填补神经发育障碍如何产生以及如何治疗的知识空白。

奥尔森实验室由弗吉尼亚理工学院神经科学副教授米歇尔·奥尔森负责。

Ceja Pinkston说:“我只是被一个星形胶质细胞可以参与大脑的许多不同方面的事实所吸引。”“我们并不完全了解它,这一事实让我很痒。我需要回答所有这些问题。”

星形胶质细胞支持大脑功能的大部分作用发生在突触上,突触是神经元之间通信的接触点。星形胶质细胞通过突触周围星形细胞过程(也被称为小叶)来形成并“支撑”突触,数以百万计的星形细胞从星形胶质细胞的许多分支中延伸出来。Ceja Pinkston说,当这些小叶进入一个突触中时,它们使星形胶质细胞维持离子和神经递质——大脑中帮助神经元交流的化学物质——突触的内环境平衡;为突触提供结构支撑;释放促进突触发育和成熟的分子。

Ceja Pinkston想知道是什么吸引星形胶质细胞到达这些接触点。她认为星形胶质细胞小叶最初可能是被脑源性神经营养因子(BDNF)吸引到突触上的。几十年来,BDNF被认为对神经元的发育、成熟和存活很重要,它释放出分子来吸引其他神经元到它们的突触终端,并在这个过程中鼓励新突触的形成。神经元有被称为TrkB分子的受体。

然而,最近奥尔森实验室发现星形胶质细胞有自己的一种BDNF受体,称为TrkB.T1。Ceja Pinkston说,这种受体是TrkB的一个截断版本,主要由星形胶质细胞表达,这意味着星形胶质细胞实际上可能是接收BDNF的主要细胞。

在之前的研究中,研究人员发现BDNF对星形胶质细胞的发育至关重要:当BDNF与TrkB结合时。T1受体在星形胶质细胞发育早期,它允许星形胶质细胞发展其复杂的海绵状形态。这种受体的缺失也会导致星形胶质细胞的不成熟,研究人员认为这可能会影响星形胶质细胞形成突触和支持突触形成的能力。

为了更仔细地观察BDNF在突触上的活动,Ceja Pinkston计划使用电子显微镜放大突触,她通过挠老鼠的胡须刺激老鼠大脑的特定区域。老鼠的每根胡须在大脑中都有一个相应的区域,被称为“胡须桶”,当老鼠在周围环境中导航时,该区域会对胡须获得的所有信息进行编码。

当Ceja Pinkston刺激胡须,触发新突触的发展时,她将研究这种刺激和由此产生的突触的增加——反过来释放BDNF——是如何吸引星形胶质细胞小叶发展突触的。用这种方法,她可以对星形胶质细胞小叶进行细粒度的观察,由于它们的纳米级大小,通常很难用传统显微镜成像。

了解是什么将星形胶质细胞吸引到突触上,可以更全面地了解星形胶质细胞、突触和神经元之间相互关联的功能,以及这些参与者之间的问题是如何导致自闭症谱系障碍、注意力缺陷多动障碍和其他神经发育障碍以及涉及突触和BDNF的神经精神障碍的。

Ceja Pinkston说:“我们可能还没有了解完整的故事,因为我们一直只是从神经元的角度来研究这些神经发育和神经精神障碍。”“如果我们从星形胶质细胞的角度来看,它可以打开或回答该领域目前存在的许多问题。现在我们有了第三个不被承认的伙伴,我们如何在我们的研究中利用它来更好地理解我们的疾病模型呢?回答这个问题也是我们对中枢神经系统的一般知识的基础。”

由此,Ceja Pinkston预见了一种为与突触缺乏形成或突触不成熟有关的疾病提供新型治疗药物的途径。“如果我们可以说,现在我们知道BDNF吸引星形胶质细胞到这些突触,我们可能会找到一种非常特定的药物分子,将星形胶质细胞特异性地吸引到这些有问题的突触上?”Ceja功用。

对Ceja Pinkston来说,这一切都取决于如何解决最初让她来到奥尔森实验室的瘙痒:需要回答仍然围绕着鲜为人知的星形胶质细胞的基本问题。


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