一些星形膠質(zhì)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)，似乎可以像神經(jīng)元一樣發(fā)送信息。圖片來(lái)源：RICCARDO CASSIANI-INGONI/SCIENCE PHOTO LIBRARY

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種名為谷氨酸能星形膠質(zhì)細(xì)胞的新型腦細(xì)胞。它可以解釋各種神經(jīng)退行性疾病，如帕金森病是如何發(fā)展的。相關(guān)研究9月6日發(fā)表于《自然》。

腦細(xì)胞主要分為兩類：神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。神經(jīng)元通常被認(rèn)為通過(guò)彼此之間的突觸或連接相互交流，而神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞則不使用這種類型的信號(hào)傳導(dǎo)。

當(dāng)一個(gè)神經(jīng)元受到電刺激并將一種名為神經(jīng)遞質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)釋放到它與另一個(gè)神經(jīng)元之間的間隙中時(shí)，第二個(gè)神經(jīng)元被激活，突觸傳遞就發(fā)生了。這種能力在很大程度上被認(rèn)為是神經(jīng)元所獨(dú)有的。

但20年前，現(xiàn)在就職于瑞士洛桑大學(xué)的Andrea Volterra和同事宣布，他們發(fā)現(xiàn)一些神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞也可以利用類似突觸的傳遞方式與其他細(xì)胞進(jìn)行交流。然而，這些發(fā)現(xiàn)一直存在爭(zhēng)議，因?yàn)槠渌芯咳藛T難以復(fù)制這個(gè)發(fā)現(xiàn)。

如今，Volterra和另一個(gè)團(tuán)隊(duì)使用現(xiàn)代技術(shù)平息了這場(chǎng)爭(zhēng)論。

研究人員分析了小鼠細(xì)胞中由基因產(chǎn)生的RNA分子的數(shù)據(jù)，看看他們是否能在神經(jīng)元以外的細(xì)胞中找到突觸傳遞所需的蛋白質(zhì)復(fù)合物。RNA分子是蛋白質(zhì)生產(chǎn)的中間體。研究小組特別觀察了大腦海馬體區(qū)域的細(xì)胞，因?yàn)橹暗难芯柯暦Q在這里發(fā)現(xiàn)了非神經(jīng)元的突觸傳遞。

分析顯示，有幾簇星形膠質(zhì)細(xì)胞似乎具有參與突觸傳遞的能力。這些細(xì)胞似乎釋放了神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸，后者是大腦中最常見(jiàn)的神經(jīng)遞質(zhì)。研究人員隨后通過(guò)研究成年小鼠的大腦切片證實(shí)了與此相關(guān)的基因存在。研究人員將這些細(xì)胞命名為谷氨酸能星形膠質(zhì)細(xì)胞。

“這些細(xì)胞有點(diǎn)像星形膠質(zhì)細(xì)胞，也有點(diǎn)像神經(jīng)元。”Volterra說(shuō)，“它們分泌神經(jīng)遞質(zhì)的機(jī)制和速度通常只與神經(jīng)元有關(guān)。這就是為什么我們稱它為一種混合細(xì)胞的原因?！?/p>

隨后，研究人員使用一種名為雙光子成像的熒光顯微鏡技術(shù)研究這些細(xì)胞在小鼠大腦中釋放谷氨酸的情況。Volterra說(shuō)：“我們看到的信號(hào)釋放速度順序與神經(jīng)元相似?！?/p>

通過(guò)分析現(xiàn)有數(shù)據(jù)集，Volterra和同事還在人類非神經(jīng)元細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了類似的突觸傳遞蛋白質(zhì)特征。洛桑大學(xué)的研究小組成員Ludovic Telley說(shuō)：“研究結(jié)果表明，這些細(xì)胞在人體內(nèi)是保守的?！?/p>

研究人員不知道在大腦中能發(fā)現(xiàn)多少這樣的細(xì)胞，也不知道它們是否主要位于海馬體中。

Volterra說(shuō)，目前還不清楚大腦為什么需要神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)突觸傳遞信息。他推測(cè)，這可能會(huì)帶來(lái)更大程度的信號(hào)協(xié)調(diào)?！巴ǔ＃覀冃枰窠?jīng)元信息傳播到更大的集合中，而神經(jīng)元在這方面的協(xié)調(diào)不是很好?！彼f(shuō)，一個(gè)星形膠質(zhì)細(xì)胞可以與小鼠的10萬(wàn)個(gè)突觸接觸，這意味著信號(hào)能夠以更協(xié)調(diào)的方式傳播得更遠(yuǎn)，可以到達(dá)人類的數(shù)百萬(wàn)個(gè)突觸。

Volterra說(shuō)，這些細(xì)胞似乎存在于參與運(yùn)動(dòng)的大腦回路中，而帕金森病患者腦回路退化了。他說(shuō)，更好認(rèn)識(shí)這些細(xì)胞可以讓我們更深入地了解如何應(yīng)對(duì)這種情況。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-023-06502-w