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上海酶聯(lián)生物研究所
上海酶聯(lián)生物研究所
閱讀：194發(fā)布時間：2012-9-5
星形膠質(zhì)細胞（astrocyte）之前被認為是神經(jīng)元的輔助性細胞，如今研究人員發(fā)現(xiàn)它們自己能夠給發(fā)送化學信號而不是電信號。它們將這些化學信號發(fā)送給神經(jīng)元、血管細胞和其他星形膠質(zhì)細胞來改善突觸信號傳送效率。日本理化研究所腦科學研究院研究員Katsuhiko Mikoshiba和Hiroko Bannai領(lǐng)導的一個研究小組描述了允許星形膠質(zhì)細胞給它們網(wǎng)絡(luò)中的每個細胞發(fā)送信號的機制。
星形膠質(zhì)細胞擁有一個位于中間的胞體（soma）和許多個射線狀臂（ray-like arm），而且這些射線狀臂連接到它們調(diào)節(jié)的細胞上。健康的星形膠質(zhì)細胞通過每個射線狀臂發(fā)送相互獨立的鈣離子信號。已知這些信號受到細胞膜中一種被稱作代謝型*受體（metabotropic glutamate receptor, mGluR5）的受體的調(diào)節(jié)，但是科學家們不清楚的是如何將這些信號分解為單個鈣離子信號。理解這種特異性可能在治療上具有重要意義，這是因為在受到阿爾茨海默病或癲癇癥影響的大腦中，星形膠質(zhì)細胞發(fā)送全局性信號，打個比方而言，這種全局性信號更像是擴音器廣播，而健康星形膠質(zhì)細胞發(fā)送的信號類似于呼叫。
為了理解星形膠質(zhì)細胞信號如何受到調(diào)節(jié)，研究人員對單個mGluR5受體進行量子點---當激發(fā)時能夠發(fā)光的半導體納米晶體---標記，然后觀察這些受體如何穿過細胞膜。視頻畫面揭示mGluR5受體并不從射線狀臂到達胞體。在正常星形膠質(zhì)細胞中，mGluR5選擇性擴散屏障能夠通過鈣離子信號區(qū)室化來允許每個射線狀臂獨立地調(diào)節(jié)它的接觸伙伴。
阿爾茨海默病和癲癇癥實驗性動物模型證實星形膠質(zhì)細胞擁有高濃度的mGlu5分子。研究人員相信理解這種擴散屏障的分子特征將有助于人們找到用于治療這些疾病的新靶標。一旦揭示出這種屏障的分子特征，他們希望構(gòu)建出一種缺乏星形膠質(zhì)細胞屏障蛋白的轉(zhuǎn)基因小鼠。Mikoshiba說，“我們非常吃驚地了解到全局性星形膠質(zhì)細胞鈣離子信號對神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和神經(jīng)-血管耦合（neuro-vascular coupling）的影響。
為了研究這種擴散屏障的特征，Mikoshiba研究團隊試圖破壞它。過度表達的mGluR5覆蓋著這種擴散屏障，據(jù)此，他們推斷這種屏障是由與mGluR5胞質(zhì)部分相互作用的蛋白組成的。每個屏障蛋白與單個mGluR5分子配對，從而阻止它跨到胞體中。然而，屏障蛋白的數(shù)量是有限的，過量的mGluR5讓一些受體能夠自由地跨進胞體，因而能夠讓全局性信號通過星形膠質(zhì)細胞中的每個射線狀臂。
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