综述：星形胶质细胞：大脑气体交换和氧稳态的调控者

这篇综述深入探讨了星形胶质细胞（astrocytes）作为大脑气体交换（O2/CO2）和氧稳态（25–40 mmHg）的核心调控者，揭示了其通过钙信号（[Ca2+]i）、一氧化氮（NO）释放及神经血管耦合（neurovascular coupling）动态平衡脑代谢需求，为认知功能及阿尔茨海默病（AD）等疾病提供新治疗靶点。

　　

氧稳态与大脑代谢需求

大脑仅占体重的2%，却消耗全身20%的氧气（O₂）和25%的能量。氧分压（PO₂）维持在25–40 mmHg（正常范围）对避免氧化损伤至关重要。星形胶质细胞通过包裹脑血管的终足（endfeet）感知局部O₂变化，并调控血流以匹配神经元活动需求。

星形胶质细胞的双重角色：传感器与效应器

星形胶质细胞既是O₂传感器（阈值17 mmHg），也是效应器。低氧时，其线粒体将亚硝酸盐（NO₂^?）转化为NO，扩张血管以增加供氧。此外，钙瞬变（[Ca²⁺]_i）通过IP₃通路或线粒体活性氧（ROS）触发，调控神经血管耦合的双相反应：初期由神经元活动驱动，后期依赖星形胶质细胞放大血流响应。

气体交换与呼吸调控

星形胶质细胞在延髓中检测CO₂和H⁺浓度变化，通过ATP信号调节呼吸频率。这一机制与颈动脉体（glomus cells）的O₂感应（37–40 mmHg）互补，形成全身性气体稳态网络。

技术革新与氧测量

从磷酸荧光寿命成像（PLIM）到功能磁共振（BOLD），新技术揭示脑O₂的时空异质性。例如，清醒小鼠皮层PO₂为35 mmHg，老年个体降至25 mmHg，提示年龄相关的灌注不足可能加剧认知衰退。

疾病关联：从低氧到神经退行性疾病

阿尔茨海默病（AD）模型中，毛细血管血流减少和血管退化导致慢性低氧，促进β淀粉样蛋白（Aβ）沉积。星形胶质细胞功能紊乱可能通过破坏神经血管耦合加速病程。此外，缺血性中风时，星形胶质细胞糖原分解加剧乳酸酸中毒，而腺苷释放则具有神经保护作用。

治疗前景

靶向星形胶质细胞的钙信号（如TRPA1通道）或NO通路有望改善脑血流。饮食硝酸盐补充（如甜菜根）通过NO途径降低血压，已在人类研究中证实其心血管益处。

未解之谜与未来方向

星形胶质细胞如何整合行为状态（如运动）与代谢需求？其在晕厥后恢复意识的作用是否关键？这些问题为未来研究指明方向，凸显这一“幕后调控者”在脑健康中的核心地位。