星形膠質細胞的生物學功能

李叢叢張金鳳劉國菊

（1.山東醫學高等?？茖W校 山東濟南 250002；2.山東建筑大學 山東濟南 250101）

星形膠質細胞的生物學功能

李叢叢1張金鳳2劉國菊1

（1.山東醫學高等?？茖W校 山東濟南 250002；2.山東建筑大學 山東濟南 250101）

星形膠質細胞是中樞神經系統中最廣泛的細胞類型，具有復雜多樣的結構和功能，它與神經元構成功能單位，在神經系統多種生理活動和病理過程中起著重要作用。這篇綜述簡要介紹星形膠質細胞在神經元的發育分化、修復再生、信號傳遞、突觸形成和消除、免疫調節、學習記憶和呼吸調節等方面的生物學作用。

星形膠質細胞 突觸消除 免疫調節 學習記憶 呼吸調節

1 AS的生物學功能

1.1 AS的對神經元的作用

1.1.1 營養修復作用

2000年,Lu和Lau等［1］發現AS能合成和分泌大量化學物質,如神經生長因子、神經遞質、和細胞因子,這些細胞因子對神經元的發育具有營養作用。2007年,峣胡增等［2］研究表明AS可以通過谷氨酸-谷氨酰胺循環、細胞內鈣離子濃度的調節等方式來影響神經元的生物活性和神經突觸的可塑性。

1.1.2 誘導神經干細胞定向分化

AS與神經干細胞共同孵育使神經發生率顯著提高。周向陽等人研究了SD大鼠的AS對神經干細胞體外定向分化的影響。2000年, Song H［3］等研究發現新生大鼠的神經干細胞與其海馬AS共同孵育能明顯提高神經發生率,但與神經元共同孵育時,神經發生率幾乎不變。

1.1.3 控制突觸形成、功能和消除作用

2013年,斯坦福大學醫學院研究人員在《nature》上公布了一項AS的未知功能,AS通過選擇性地除去突觸,積極地修整了神經細胞回路,它在決定新突觸的確切生成位置和時間上起著關鍵性的作用。2015年,Won［4］等針對人腦組織展開研究進一步地證實了AS的這一作用：AS的突觸吞噬行為是由神經元活動所觸發,一直持續到成年,在人類學習、回憶、情感和運動的過程中,AS有可能對不斷微調和重新裝配腦回路起重要的作用；AS功能不足和過度,可能是老年時回路重塑能力喪失、阿爾茨海默氏癥及帕金森病等神經退行性疾病中大量突觸破壞的基礎。

1.2 AS對疼痛的調節作用

近期,人們發現AS表面有細菌和病毒受體,以及大量神經遞質和調質的受體,鞘內注入細菌、病毒、神經遞質和調質可以致痛。2005年,李卉麗等［5］研究表明在疼痛刺激條件下,脊髓水平AS的特異性標志物表達水平大大增加,表明脊髓水平的AS和小膠質細胞可被痛刺激所激活,但具體機制不清。

1.3 免疫調節和神經炎癥調節作用

2010年,Xie L［6］的研究證實,AS調節中性粒細胞的功能,使腦組織抵御細菌的感染,在神經系統病理條件下阻止細菌通過血腦屏障。2015年,Sofroniew MV［7］研究證實,AS可分泌大量的促炎因子和抑炎因子,在中樞神經系統的炎癥反應中發揮著至關重要的調節作用。

1.4 對睡眠和學習記憶的調節作用

2011年5月, Florian C［8］證實AS釋放的腺苷是導致睡眠不足時海馬突觸可塑性和記憶力下降的主要原因,這一成果對臨床上治療睡眠不足導致的認知能力下降有推進作用。Pál B［9］等在2015年研究發現,AS膜內外電流的變化與皮質振蕩活動、記憶、學習或整體神經元的興奮性直接相關。

1.5 對呼吸的調節作用

2010年,Gourine AV等［10］有了一項重大的新發現,即AS在調節呼吸方面也發揮著關鍵作用。該研究證明,AS可以根據不斷變化的新陳代謝和活動需要調節呼吸強度,AS功能障礙可能與新生兒猝死綜合癥或先天中樞性換氣不足癥有關。

2 現狀與展望

曾經我們認為AS僅僅是神經系統中處于從屬地位的一類細胞,而事實上AS從胚胎時期開始就伴隨神經元終生并執行十分重要的生物學功能。目前AS與神經元之間如何共同參與上述功能的調節,作用機制是什么,通過那些信號傳導通路來實現,它與神經系統諸多疾病的發生有何準確聯系,這些疑問提示我們對AS生物學功能的研究還有非常廣闊的空間。

［1］Lau LT，Yu ACH，et.Astrocyte produce and release interleukin-1， interleu-kin-6，tumor mecrosis factor alpha and interferom-gamma following traumatic and metabolic injury ［J］.J Neurotrauma，2001，18（3）：351-359.

［3］Song H，Stevens CF， Gage FH，et. Astroglia induce neurogenesis from adult neural stem cells［J］. Nature.，2002 ， 417（6884）：39-44.

［4］Won-suk chuang， et，Astrocytes Control Synapse Formation，Function， and Elimination［J］ ，Cold Spring Harb Perspect Biol. 2015； 7（9）： 10.1101..

［5］李卉麗， 秦綠葉，萬有，等，疼痛研究的新亮點：星形膠質細胞 ［J］.生理科學進展藥，2003，34 （1）：45-48.

［6］Luokun Xie，Ethan C ，Poteet，Wenjun Li，et. Modulation of polymorphonuclear neutrophil functions by astrocytes ［J］.J Neuroinflammation， 2010.1186/1742-2094-7-53

［7］Sofroniew MV，et， Astrocyte barriers to neurotoxic inflammation［J］，Nat Rev Neurosci 2015 May；16 （5）： 249-63.

［8］Florian C， Vecsey CG， Halassa MM，et. Astrocyte-derived adenosine and A1 receptor activity contribute to sleep lossinduced deficits in hippocampal synaptic plasticity and memory in mice［J］. J Neurosci，2011，31（19）：6956-62.

［9］P ál B，et， Astrocytic Actions on Extrasynaptic Neuronal Currents［J］， Front Cell Neurosci. 2015 Dec 9；9：474.

［10］Gourine AV， Kasymov V， Marina N，et. Astrocytes control breathing through pH-dependent release of ATP ［J］. Science. 2010，329（5991）：571-5.

R329.2

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1674-2060（2016）03-0334-01