1阿普尔阿尔茨海默氏病研究所,威尔·康奈尔医学,纽约,纽约,纽约,10021,2 Feil家族大脑和思维研究所,纽约威尔康奈尔医学研究所,纽约,纽约,10021,3神经科学研究生计划,威尔·康奈尔医学法国67000,67000的Strasbourg大学和斯特拉斯堡大学中心,67000,6个国家德拉·雷·里切尔奇科学科学斯科斯科科学斯科斯科科学斯科斯科夫人和巴黎 - 萨克莱大学,巴黎 - 萨克莱大学,巴黎神经科学学院,91400,NEUROSCIERICE及91400年,纽约州萨克莱大学,诺斯特拉斯堡大学,91400和尼罗斯特大学,德克萨斯州奥斯汀78712和8 Riken脑科学中心,胶质神经元电路动力学实验室,Saitama,351-0198,日本
严格对大脑内和细胞外室室中pH的严格控制在根本上很重要,这主要是由于游离质子([H +])对神经元活性和整体大脑功能的深远影响。星形胶质细胞,在大脑中各种离子的稳态中的关键参与者,通过多个膜转运蛋白和碳氧性硬化酶积极调节其细胞内[H +](PH I)。星形胶质细胞pH I调节机制的激活也导致细胞外流体的酸碱状态的相应改变。值得注意的是,星形胶质细胞pH调节剂受各种神经元信号的调节,这表明它们在调节脑酸基碱在健康和疾病中的平衡中的关键作用。本综述介绍了星形胶质细胞中pH调节的机制,并讨论了它们在生理状况和脑部疾病中对细胞外pH的潜在影响。靶向星形胶质细胞调节机制是调节疾病中脑酸碱平衡的一种有希望的治疗方法,为神经保护作出了潜在的关键贡献。
以神经元功能的进行性丧失为特征的神经退行性疾病越来越多地与复杂的细胞和分子机制联系在一起。其中,星形胶质细胞,中枢神经系统中的必需神经细胞(CNS)和坏死途径已成为疾病进展中的关键参与者。抗iglon5疾病是一种独特的神经退行性疾病,具有自身免疫性和陶氏病特征,为检查这些相互作用提供了一种新颖的背景。本文探讨了坏死和星形胶质功能障碍在抗Iglon5疾病的病理生理学中的作用,从而阐明了对神经退行性疾病的更广泛影响。对这些机制的见解可能为针对神经胶质细胞和坏死过程的创新治疗策略铺平了道路。
在脑组织中,神经元具有树突,轴突以及星形胶质细胞(如星形胶质细胞)及其过程的神经胶质细胞紧密地交织在一起。这使星形胶质细胞能够通过局部清除神经递质,代谢产物供应以及对离子稳态做出贡献来支持神经元功能。它还允许两种单元格进行双向交流。星形胶质细胞可以通过许多不同的细胞机制感知神经元活动并修改神经元之间的突触信息交换(供回顾[1,2])。因此,他们还可以调节认知过程,例如记忆形成,检索和灭绝。但是,很难将特定的细胞机制与记忆的特定方面相关联(供回顾[3])。这至少部分是因为通常不清楚哪些细胞机制是通过对星形胶质细胞的实验操纵而使哪些细胞机制所涉及的,而星形胶质细胞最终导致记忆功能的变化。星形胶质细胞的光遗传学和化学遗传操作在证明星形胶质细胞对复杂行为和记忆的作用方面非常流行,有效(用于复杂的记忆[3]),并且两者都显示出可增强记忆的作用[4,5]。在一项新研究中,Kim及其同事[6]现在证明,在一段时间的一段时间内,重复并延长了对海马星形胶质细胞的光遗传刺激会损害小鼠在空间记忆,工作记忆和消极恐惧避免的空间记忆测试中的表现。同样,他们发现,反复的星形胶质细胞的化学遗传刺激也降低了被动避免恐惧测试的性能。了解值得注意的是,只有当单个光遗传刺激的持续时间相对较长并且重复至少3天时,才能检测到认知障碍,或者反复反复传递强大的化学遗传刺激。相反,较短和/或较弱的刺激无效。鉴于先前的研究报告了通过化学遗传学和光遗传学的星形胶质细胞刺激在记忆测试中的改善和/或损害[3-5],这强调了需要仔细考虑刺激方案的必要性(还请参见Kim和同事[6]),除了对细胞类型的副作用(E.G. kim),E.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G.G。和同事。
摘要:光遗传学已被用于调节星形胶质细胞活性并调节脑损伤后的神经元功能。活化的星形胶质细胞调节血脑屏障功能,从而参与脑修复。然而,光遗传学激活的星形胶质细胞对缺血性中风屏障功能变化的影响和分子机制仍不清楚。在本研究中,成年雄性 GFAP-ChR2-EYFP 转基因 Sprague-Dawley 大鼠在光血栓性中风后 24、36、48 和 60 小时接受光遗传学刺激以激活同侧皮质星形胶质细胞。使用免疫染色、蛋白质印迹、RT-qPCR 和 shRNA 干扰探索活化的星形胶质细胞对屏障完整性的影响及其潜在机制。进行神经行为测试以评估治疗效果。结果表明,光遗传学激活星形胶质细胞后,IgG 漏出、紧密连接蛋白间隙形成和基质金属肽酶 2 表达均减少( p <0.05)。此外,与对照组相比,光刺激星形胶质细胞可保护中风大鼠的神经元免于凋亡并改善神经行为结果( p <0.05)。值得注意的是,大鼠缺血性中风后光遗传学激活的星形胶质细胞中白细胞介素 10 的表达显著增加。抑制星形胶质细胞中的白细胞介素 10 会削弱光遗传学激活的星形胶质细胞的保护作用( p <0.05)。我们首次发现来自光遗传学激活的星形胶质细胞的白细胞介素 10 通过降低基质金属肽酶 2 的活性和减弱神经元凋亡来保护血脑屏障的完整性,这为缺血性中风急性期提供了一种新的治疗方法和靶点。关键词:星形胶质细胞、血脑屏障、白细胞介素 10、光遗传学、中风 引言 星形胶质细胞可以被动支持神经元的发育和存活,或主动调节突触传递和血脑屏障 (BBB) 的完整性 [1]。星形胶质细胞活化是缺血性中风的一个重要特征。活化的星形胶质细胞通过释放炎症因子(如 IL-6、TNF-α、IL-1α、IL-1β、干扰素 γ (IFNγ) 和自由基)发挥有害作用 [2]。它还可以通过释放
“神经退行性疾病”通常是指诸如阿尔茨海默氏病,亨廷顿氏病,各种共济失调和大量罕见的遗传疾病等疾病,这些疾病会导致神经元的逐渐丧失,认知和运动功能的丧失以及某些情况下,死亡。然而,神经退行性的迹象在癫痫和抑郁等疾病中也很明显。尽管“神经变性”一词显然意味着神经元的生存能力丧失,但现在普遍承认星形胶质细胞与这种过程密切相关。星形胶质细胞通过各种方式帮助神经元的弹性。一些研究表明,它们实际上可能是某些条件下病理机制的一部分。我们试图在所有病理状态中的星形胶质细胞与神经元之间的相互作用进行研究。星形胶质细胞保护神经元免受损害的机制,与小胶质细胞在处理退化神经元方面的合作以及疾病中星形胶质细胞的可塑性是本卷中潜在的主题。
摘要:多种神经和精神疾病,包括多发性硬化症、阿尔茨海默病和精神分裂症,在分子和组织学水平上都表现出明显的髓鞘异常。这些异常与少突胶质细胞功能障碍和髓鞘结构改变密切相关,这可能是导致大脑区域断开以及在这些情况下观察到的典型临床损害的关键因素。星形胶质细胞的数量远远超过中枢神经系统中的神经元,比例为五比一,在神经元和少突胶质细胞的发育、维持和整体健康中起着不可或缺的作用。因此,它们成为无数神经和精神疾病发生和发展的潜在关键因素。此外,针对星形胶质细胞代表了治疗此类疾病的一种有希望的途径。为了更深入地了解星形胶质细胞在髓鞘相关疾病中的功能,必须采用适当的体内模型,以可靠且可重复的方式忠实地重现复杂人类疾病的具体方面。一种这样的模型是铜宗模型,其中少突胶质细胞的代谢功能障碍引发了早期反应,包括小胶质细胞和星形胶质细胞活化,最终导致多灶性脱髓鞘。值得注意的是,在停止铜宗中毒后,会发生自发的内源性髓鞘再生过程。在这篇评论文章中,我们提供了研究铜宗模型中星形胶质细胞的反应和假定功能的研究的历史概述。随后,我们列出了以前发表的著作,这些著作阐明了星形胶质细胞在这种多发性硬化症模型中的生物学和功能的各个方面。一些研究在星形胶质细胞生物学和病理学的背景下进行了更详细的讨论。我们的目标有两个:提供对这一新兴领域的宝贵概述;更重要的是,激励研究人员开展实验研究,阐明这一关键的神经胶质细胞亚群的多方面功能。
沈伟达 1,6,∗ ,唐叶娇 1,2,6 ,杨菁 1,6 ,朱林静 1,6 ,周文 1 ,项丽阳 2 3,4 ,朱峰 1 ,董静银 1 ,谢逸程 5 ,曾令辉 1,∗ 3 4 1 杭州城市学院医学院浙江省神经修复新靶点与药物研究重点实验室,杭州 310015,浙江 6 2 浙江大学药学院毒理药理研究所,卫生部医学神经生物学重点实验室,杭州 310058,浙江 9 3 浙江省神经电子与脑机接口技术重点实验室,杭州 311121,浙江 11 4 南开大学医学院,天津 300071 12 5 浙江大学医学院儿童医院神经内科、国家儿童保健临床研究中心,杭州 310052,中国 15 16 17 6 这些作者对本文贡献相同。18 ∗ 通讯作者:曾令辉 (zenglh@hzcu.edu.cn),沈伟达 19 ( shenwd@hzcu.edu.cn ) 20
相应的作者Dietmar R.神经病理学的Thal实验室O&N IV Hestraat 49 -Bus 1032 3000 Leuven Tel。:0032/16/3-44047电子邮件地址:dietmar.thal@kuleuven.be
完整标题:人类星形胶质细胞同步神经类器官网络 Megh Dipak Patel 1,2、Sailee Sham Lavekar 1、Ronak Jaisalmeria 1,3、Suki Oji 1、Jazmine Jayasi 1、Caroline Cvetkovic 1、Robert Krencik 1,# 1 神经再生中心,神经外科系,休斯顿卫理公会研究所,德克萨斯州休斯顿,77030,美国。2 德克萨斯 A&M 大学医学院,德克萨斯州布莱恩,77807,美国。3 生物科学系,莱斯大学,德克萨斯州休斯顿,77005,美国。# 通讯作者:Robert Krencik,713.363.9742(电话),rkrencik@houstonmethodist.org 摘要 生物神经网络表现出中枢神经系统相互连接区域内和跨中枢神经系统的同步活动。了解这些协调网络是如何建立和维持的可能揭示神经退行性疾病和神经调节的治疗目标。在这里,我们使用人类多能干细胞衍生的生物工程神经类器官测试了星形胶质细胞对同步网络活动的影响。这项研究表明,星形胶质细胞通过影响突触和生物能量学,显著增加了单个类器官内以及众多快速合并的类器官之间长距离的活动。淀粉样蛋白的治疗抑制了神经退行性疾病过程中的同步活动,但这可以通过从邻近网络传播活动来挽救。总之,这项研究确定了人类星形胶质细胞对生物神经网络的关键贡献,并提供了一个快速、可重复和可扩展的模型来研究健康和疾病状态下神经系统的远程功能通信。关键词星形胶质细胞/人类多能干细胞/神经网络/类器官简介生物神经网络是神经系统活动背后的动态功能组件。在出生后早期发育中,神经网络的定义是,在体外和体内实验模型系统中都观察到同步网络活动的存在 1,2 。同步网络可以在同一时间窗口的局部相邻神经元群中发生,也可以作为长距离的空间传播波发生。在成人大脑中,同步振荡网络活动在认知控制 3 、记忆巩固 4 和昼夜节律 5 等一系列功能中发挥作用,这些功能可能在各种神经病理学(例如精神分裂症、阿尔茨海默病、癫痫等)中失调。网络活动主要由突触驱动,可以在电生理记录期间通过实验检测到快速同步尖峰,并在神经元群中检测到细胞内钙的缓慢振荡变化。然而,非神经元细胞和局部环境对这种现象的贡献程度尚不清楚,尤其是在人类特定的细胞环境中。除了神经元之外,其他细胞类型,包括星形胶质细胞,被认为可以动态地促进网络连接。星形胶质细胞具有多方面的机制来直接相互作用和调节网络,包括通过分泌各种突触生成和突触粘附蛋白来形成和强化突触 6 、通过神经活性分子进行双向信号传导、离子的稳态调节 7 、产生神经元能量代谢底物 8,9 、调节氧化应激 10 ,以及通过与其他非神经元细胞的通讯进行间接作用 11 。这些不同过程的最终结果可以根据星形胶质细胞的活动和反应性进行动态调节,从而影响广泛的行为 12 。因此,当星形胶质细胞