科學家確定"星形"膠質細胞新功能 調控呼吸系統

　　腦幹中的星形膠質細胞促成了對呼吸系統的調控，圖為星形膠質細胞。

　　除了供養神經細胞以外，星形膠質細胞的作用在近些年來變得愈發明顯。如今，英國科學家發現，腦幹中的星形膠質細胞促成了對呼吸系統的調控，從而在這些細胞的技能目錄上又增加了一個新的條目。

　　由於星形膠質細胞在神經細胞與脈管系統之間提供了一種關聯，因此英國倫敦大學學院的Alexander V. Gourine和布裏斯托爾大學的Sergey Kasparov及其同事，調查了這種細胞結合血液中的二氧化碳濃度和pH值，以及大腦軟組織，進而向控制呼吸的腦幹區域的化學敏感神經細胞轉播信息的可能性。通過監測細胞內的Ca2+濃度，研究人員測量了延髓腹面(VSM)附近的星形膠質細胞對pH值變化的反應。對小鼠腦幹切片的實驗表明，pH值的一個0.2單位的降低能夠導致VSM星形膠質細胞中Ca2+水平的直接增加。星形膠質細胞與VSM脈管系統相鄰，對於pH值的變化尤為敏感。細胞對酸化的Ca2+的響應通過三磷酸腺苷(ATP)的釋放而在星形膠質細胞網絡中被傳播。在小鼠腦幹切片中，一個0.2單位的pH值的下降則觸發了ATP在VSM中的釋放，並且這種效應通過抑制ATP發出信號能夠加以預防。

　　那麼，這些星形膠質細胞對pH值變化的響應如何與呼吸過程的控制聯絡起來呢？斜方體後核(RTN)——與VSM相鄰——中的神經細胞已知能夠響應化學物質，並且被認為在呼吸過程的中樞控制中扮演了一個角色。研究人員發現，一個pH值降低導致了去極化以及RTN神經細胞中的細胞內Ca2+的提升。通過抑制ATP發出信號，這些響應被中止，從而意味著它們被ATP所調節。為了更進一步證實星形膠質細胞活化與RTN神經細胞活化之間存在聯絡，研究人員使用光遺傳學工具在腦幹切片中的VSM星形膠質細胞中有選擇性地觸發了Ca2+響應。這引發了一次重大的ATP釋放，以及RTN神經細胞依賴於ATP的去極化。此外，VSM星形膠質細胞的光遺傳學活化在切斷迷走神經的且進行人工通氣的麻醉小鼠中增強了呼吸活動。研究人員在最近出版的美國《科學》雜誌上報告了這一研究成果。

　　研究人員指出，這項研究表明了星形膠質細胞在對呼吸必不可少的一個重要穩態反射的運轉中所扮演的一個意想不到的角色——這個角色曾被假設通過確定腦幹中的神經細胞種群而加以實現。