卫星胶质细胞合成并释放GABA激活胞外突触外GABAA受体以调节背根神经节神经元兴奋性

《GLIA》：Satellite Glial Cells Synthesize and Release GABA to Activate Extrasynaptic GABAA Receptors That Modulate Dorsal Root Ganglia Neuron Excitability

　　

感觉神经元在其胞体和轴突中表达胞外突触外GABAA受体，这些受体由环境GABA tonic激活，从而调节其兴奋性。然而，调节这种兴奋性的内源性GABA的具体胶质或神经元来源尚未确定。研究人员研究了通过鸟氨酸-腐胺途径和谷氨酸途径参与GABA合成的酶的表达与功能，以及抑制这些酶对初级传入纤维复合动作电位（cAP）的影响。PCR分析显示，背根神经节（DRG）表达鸟氨酸脱羧酶（ODC）、单胺氧化酶B（MAOB）、二胺氧化酶（DAO）以及GAD65/67的转录本。免疫荧光实验证实了ODC、MAOB、DAO和GAT-3蛋白以及GABA在卫星胶质细胞（SGC）中的表达。相比之下，神经元表达DAO和ODC。然而，尽管存在GAD65和GAD67的mRNA，但未检测到相应的蛋白。抑制ODC和MAOB而非DAO或GAD，阻止了GABA转氨酶（GABA-T）抑制剂氨基氧乙酸在SGC培养物中诱导的GABA积累。此外，Best1通道阻断剂CaCCinh抑制了DRG和SGC培养物中K+诱导的[3H]GABA释放。用苦味毒阻断GABAA受体、抑制MAOB以及阻断Best1均增加了cAP。然而，GAD抑制剂allylglycine未能引发此效应。同样，在cAP上使用selegiline和CaCCinh掩盖了苦味毒的效应。这些结果支持卫星胶质细胞合成并释放的GABA激活胞外突触外GABAA受体，从而调节感觉神经元的兴奋性。

该研究发表于《GLIA》。目前已知感觉神经元在胞体和轴突表达胞外突触外GABA_A受体（extrasynaptic GABA_A receptors），并由环境GABA张力性激活以调节兴奋性，且病理性疼痛与背根神经节（DRG）神经元兴奋性失调相关。然而，激活这些受体的内源性GABA的细胞来源（胶质或神经元）尚不清楚；中枢神经系统中GABA主要由谷氨酸脱羧酶（GAD）从谷氨酸合成，星形胶质细胞可通过多胺途径合成GABA，但DRG中GABA产生细胞类型存在争议，既往有研究提示卫星胶质细胞（SGC）摄取GABA，Bestrophin 1（Best1）通道介导脑内胶质GABA释放，也有研究认为神经元可通过GAD67合成释放GABA但缺乏功能证据，SGC与星形胶质细胞相似性提示其可能类似合成释放GABA但尚未深入研究。因此研究人员旨在明确DRG中GABA合成的细胞来源、合成与释放机制及其对感觉神经元兴奋性的调节，通过分子生物学、神经化学和电生理技术，揭示SGC通过鸟氨酸-腐胺途径合成GABA、经Best1通道释放并激活胞外突触外GABA_A受体调节DRG神经元兴奋性的机制，为理解DRG内稳态调节及病理性疼痛的机制提供新依据。

研究人员使用的主要关键技术方法包括：以雄性Wistar大鼠（180–220 g）L1–L6 DRG为样本来源，进行DRG神经元与SGC分离培养；RT-PCR检测酶转录本；免疫荧光与Western blot检测蛋白表达定位；高效液相色谱（HPLC）定量GABA含量；[³H]GABA释放实验评估释放机制；记录DRG复合动作电位（cAP）分析神经元兴奋性；非参数统计方法分析数据。

3.1 The Enzymes From the Ornithine–Putrescine Pathway, but Not From the Glutamic Acid Pathway, Are Present in SGC and Play a Role in GABA Synthesis

通过RT-PCR与免疫荧光检测DRG中GABA合成相关酶，发现DRG表达ODC、MAOB、DAO及GAD65/67转录本；SGC（谷氨酰胺合成酶GS阳性）共表达ODC、MAOB、DAO，神经元（NeuN阳性）共表达DAO、ODC但不表达MAOB；Western blot与免疫荧光未检测到GAD65/67蛋白（脑匀浆为阳性对照）。SGC培养中，GABA-T抑制剂氨基氧乙酸（AOAA）诱导GABA积累，抑制ODC（eflornithine）或MAOB（selegiline）显著降低积累，抑制DAO（berenil）或GAD（allylglycine）无影响。结论：SGC中GABA合成依赖鸟氨酸-腐胺途径的ODC与MAOB，而非谷氨酸途径的GAD。

3.2 Best1 Channel Mediates GABA Release in the DRG

通过RT-PCR、Western blot与免疫荧光检测Best1与囊泡GABA转运体（vGAT），DRG表达Best1转录本与蛋白（肺为阳性对照），vGAT转录本未检出蛋白且免疫荧光无信号；Best1在SGC与神经元均有表达。K⁺诱导[³H]GABA释放不依赖细胞外Ca²⁺（置换为Mg²⁺无影响）及高电压激活Ca²⁺通道阻断（ω-Agatoxin、ω-Conotoxin、nifedipine无影响），但细胞内Ca²⁺螯合剂BAPTA-AM显著减少释放；Best1阻断剂NPPB与CaCCinh-A01显著抑制释放，SGC培养中CaCCinh也抑制K⁺诱导释放。结论：DRG中GABA释放为非囊泡性、依赖细胞内Ca²⁺、经Best1通道介导，SGC通过该通道释放GABA。

3.3 Modulation of DRG Neuron Excitability by Extrasynaptic GABA_A Receptors Depends on GABA Synthesized and Released From Satellite Glial Cells

通过cAP记录评估药理干预对神经元兴奋性的影响，阻断GABA_A受体（picrotoxin）显著增加cAP振幅；抑制MAOB（selegiline）增加cAP，后续加picrotoxin无进一步增加；抑制DAO（berenil）无影响，后续加picrotoxin显著增加；抑制GAD（allylglycine）无影响，后续加picrotoxin显著增加；阻断Best1（CaCCinh）增加cAP，后续加picrotoxin无进一步增加。HPLC显示selegiline处理1–3小时降低DRG GABA含量约50%，allylglycine无影响。结论：胞外突触外GABA_A受体介导的兴奋性调节依赖SGC合成释放的GABA，该GABA经鸟氨酸-腐胺途径合成、Best1释放，激活受体张力性抑制神经元兴奋性。

讨论部分总结：研究人员数据表明DRG中SGC通过鸟氨酸-腐胺途径合成GABA并经Best1通道释放，激活感觉神经元胞外突触外GABA_A受体调节兴奋性，构成GABA合成-释放-受体激活-摄取-降解的调节环路，稳态调节神经元兴奋性及周边感觉信息传递。SGC合成GABA依赖ODC与MAOB（MAOB仅表达于SGC），DAO与ODC虽在神经元表达但不参与GABA合成调节，GAD65/67仅存mRNA无蛋白（可能为转录后抑制），否定神经元GABA合成的主要功能；GABA释放为非囊泡、胞内Ca²⁺依赖、Best1介导，排除神经元囊泡释放（无vGAT功能释放）；功能上阻断MAOB或Best1增加cAP且与picrotoxin效应不叠加，证实SGC来源GABA张力性激活GABA_A受体产生分流抑制（shunting inhibition），与既往DRG表达GABA_Aα₅受体及病理性疼痛中该受体促痛觉一致，MAOB抑制降低环境GABA可产生镇痛，为SGC-GABA-神经元兴奋性轴在感觉调节与疼痛中的作用提供依据。

研究结论部分翻译：研究人员数据表明在DRG中，GABA由卫星胶质细胞（SGC）通过鸟氨酸-腐胺途径合成，随后经Bestrophin-1（Best1）通道释放。释放的GABA激活感觉神经元上的胞外突触外GABA_A受体，调节其兴奋性。结果也支持DRG参与包含GABA合成、释放、受体激活、神经元活动调节、摄取与降解的环路这一观点。该调节环路似乎调节神经元兴奋性，进而稳态调节感觉数据传输至脊髓。