Nat Neurosci:新星形膠質細胞亞群調控情緒變化

星形膠質細胞(Astrocytes)廣泛存在于哺乳動物腦內,其除了其支撐和保護作用外,還參與其他許多功能的調控,越來越多的研究表明星形膠質細胞目前尚有很多潛在的功能有待我們研究發掘,因此星形膠質細胞吸引了全球很多科學家的目光。

近日,《Nature Neuroscience》報道了來自法國斯特拉斯堡大學部研究團隊的研究成果,該團隊在嚙齒動物腦內首次發現了表達催產素受體(oxytocin receptor, OTRs)的星形膠質細胞亞群,且該亞群細胞介導催產素(Oxytocin, OT)在小鼠和大鼠中央杏仁核(Central Amygdaloid Nucleus,CeL)中抗焦慮和正強化的效應,該發現顛覆了傳統所認為的OT僅僅對神經元起作用的觀點,表明了星形膠質細胞也是調節情緒狀態的不可或缺的組成部分,以下為文章的具體解讀:


# 解 讀

首 先

研究人員利用FISH技術結合免疫組織化學染色發現大鼠腦切片CeL區域OTR mRNA和星形膠質細胞標記GS信號有重疊(圖1. a-c),進一步通過三位重構技術表明大鼠CeL存在OTR陽性的星形膠質細胞(圖1. d),且這些星形膠質細胞在形態上明顯區別于OTR陰性的星形膠質細胞(圖1. e、f),是一種新的亞群,研究人員在小鼠CeL中亦得到同樣的結果,


圖1. 中央杏仁核星形膠質細胞表達催產素受體

接 著

研究人員檢測了CeL中OTR陽性的星形膠質細胞是否對內源的OT響應。利用AAV在PVN腦區OT陽性神經元中特異性表達光敏蛋白C1V1(圖2.a)通過光刺激誘導OT表達后發現CeL中星形膠質細胞激活,進一步通過TTX和OTR拮抗劑,表明星形膠質細胞激活是通過OT誘導OTR激活引起的,


圖2. 星形膠質細胞催產素受體激活引起中央杏仁核星形膠質細胞鈣離子瞬變

研究人員進一步發現,OTR+星形膠質細胞在CeL存在不同的分布模式,并發現OTR+星膠響應OT信號后會通過縫隙連接傳遞給OTR-星膠,形成星膠工作網路(圖3)。


圖3. CeL中OTR+星形膠質細胞通過縫隙連接招募星形膠質細胞網路

結構清晰后,研究人員進一步展開功能研究,利用AAV在星形膠質細胞中特異性表達光敏蛋白C1V1,使得光信號可以激活星形膠質細胞,給光刺激后觀察下游神經元變化情況,明確了CeL中OTR信號需要星膠OTR的激活而后增加中間能神經元的興奮性(圖4),


圖4. CeL中星形膠質細胞激活促進神經元的興奮性

除了激活CeL中神經元的興奮性,研究人員還發現星形膠質細胞的激活使得投射到CeM的抑制性神經元輸出增加(圖5),


圖5. 星形膠質細胞誘導的CeL神經元激活改變杏仁核輸出

最 后

在行為層面,研究人員構建神經痛動物模型,利用光遺傳技術激活星形膠質細胞,分析小鼠對疼痛的敏感情況、焦慮水平以及強化行為等,發現OTR+星形膠質細胞及CeL的星形膠質細胞網路是OTR信號通路調節情緒變化所必不可少的因素(圖6),


圖6. CeL中星形膠質細胞調控OTR信號通路依賴的情緒調節

總的來說,以上研究結果表明,從局部回路到行為水平,無論在正常或慢性痛條件下的情緒調控中,CeL中依賴于星形膠質細胞調控的OTR信號通路一種全新的和重要的機制(圖7)。


圖7. OT調控情緒狀態作用原理圖

本文來源:病毒實驗幫

作者丨Dr.Shan


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