星形胶质细胞释放的钙离子可调节视觉系统中的结构突触发育及神经回路输出

《Communications Biology》：Astrocyte store released calcium modulates structural synapse development and circuit output in the visual system

　　

摘要

星形胶质细胞是胶质细胞中的主要类型，对神经元突触的发育和功能起着关键的调节作用。星形胶质细胞与突触之间的相互作用缺陷与多种神经系统疾病有关，但星形胶质细胞在发育过程中如何引导突触的形成和成熟，其具体机制仍不十分清楚。星形胶质细胞整合外部（如神经元）和内部信号的一种关键机制是通过IP3介导从内质网中释放细胞内钙离子（Ca²⁺），从而调控多种下游反应。尽管这一信号通路的缺陷与成年大脑功能障碍有关，但它在这类星形胶质细胞与神经元通信建立阶段的突触发育中的作用却几乎无人知晓。在本研究中，我们探讨了IP3介导的钙离子信号在小鼠视觉系统突触发育中的作用。通过结合组织学、分子生物学以及电路分析方法，我们发现IP3受体（IP3R 2型；IP3R2）的缺失会导致谷氨酸能突触的结构成熟出现显著缺陷。这些突触异常表现为视觉刺激引发的神经元激活减弱，以及对视觉威胁刺激的行为反应受损。此外，我们还发现，在缺乏IP3R2的情况下，星形胶质细胞的形态复杂性也会降低，这表明储库释放的钙离子对于星形胶质细胞与神经元之间相互作用的成熟是必要的。我们的研究结果表明，IP3R2介导的钙离子信号在塑造兴奋性神经回路发育以及视觉驱动行为的出现过程中起着至关重要的作用。