星形膠質細胞的新功能

　　一直以來科學家們將過多的興趣放在了大腦中的神經元細胞，而另一種被認為主要充當“膠水”將大腦連接在一起的細胞類型——星形膠質細胞卻遭到忽視。近日來自美國羅切斯特大學醫學中心的神經科學家們發現這種細胞在大腦中的功能遠比原來認為的要強大的多。相關研究論文發表在《科學信號》(Science Signaling)雜志上。

　　研究人員報告稱他們發現星形膠質細胞對創造大腦工作的適合環境至關重要。星形膠質細胞在抑制或終止被視為是大腦活性的電信號中發揮了關鍵性的作用，因而決定了神經細胞何時處于興奮狀態。

　　這是一個極大的研究進步，科學家們長期以來都認為星形膠質細胞的功能主要是為神經元提供營養，使它們保持健康。

　　該研究的領導者、神經外科教授Maiken Nedergaard 博士說：“長期以來人們將星形膠質細胞視作管家細胞，傾向于為神經元提供營養，并負責清潔。事實證明它們能夠以一種未被認識的方式來影響神經元的功能。”

　　適當的大腦功能依賴于億萬的電信號——就像真實的小分子爆炸——驚人地同步發生。回想愛人的容貌，擺動棒球棍，行走在大街上——所有這些行為都依賴于即時在我們神經中傳遞的電信號。

　　要做到這一點，大腦細胞內鈉、鈣和鉀等分子化合物都必須恰到正好，而星形膠質細胞則能夠幫助維持這種平衡環境。例如，當神經元發送神經脈沖或興奮時，細胞外周的鉀離子水平會顯著增高，必須快速地使其恢復正常才能維持大腦的正常功能。科學家們很早以前就知道這是星形膠質細胞的工作——吸收過多的鉀離子，終止神經脈沖，恢復細胞確保它們能即刻再度興奮。

　　在這篇新文章中，Nedergaard研究小組發現了星形膠質細胞的一個擴展功能。他們發現除了簡單地吸收過量的鉀離子，星形膠質細胞自身也可引起神經元周圍的鉀離子水平下降，終止神經信號。

　　Nedergaard說：“遠遠不只是扮演了一個被動的角色，星形膠質細胞可以一種影響神經元活性的方式啟動吸收鉀離子。這是一種簡單然而卻功能強大的機制，使得星形膠質細胞能夠快速調控神經元的活性。”

　　Nedergaard研究星形膠質細胞的秘密生活已有20多年。她曾經揭示了細胞如何利用鈣離子傳送信號。在20年前的一篇Science 論文中，她提出了開創性的見解認為與星形膠質細胞相似的神經膠質細胞與神經元間存在溝通并能影響它們。自此之后，其他的科學家們做出了大量的推測認為膠質細胞源性遞質(gliotransmitter)谷氨酸和三磷酸腺苷(ATP)在這一過程中發揮了關鍵作用。

　　與之相反的是，在最近的研究中Nedergaard小組發現另一種涉及鉀離子的信號系統發揮了功能。通過吸收鉀，星形膠質細胞可以抑制神經元興奮，提高科學家們稱之為的“突觸保真度”(synaptic fidelity，生物通譯)。一些重要的大腦信號越來越得到明確，即不應該興奮的神經元中會存在少一些不必要的活性。這種錯誤的神經元活性與多種疾病，包括癲癇、精神分裂癥和注意缺陷障礙等有關。

　　Nedergaard指出星形膠質細胞的大小和復雜性是我們的大腦與嚙齒動物相區別的少數特征之一。我們的星形膠質細胞更大，更快，在結構和功能要更為復雜的多。Nedergaard發現星形膠質細胞與中風、老年癡呆、癲癇和脊髓損傷等疾病均存在密切的相關性。

　　“星形膠質細胞是最復雜的大腦過程所不可或缺的，”Nedergaard說。