李叢叢張金鳳劉國菊

（1.山東醫(yī)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(zhì)細胞的生物學功能

李叢叢1張金鳳2劉國菊1

（1.山東醫(yī)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(zhì)細胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最廣泛的細胞類型，具有復雜多樣的結(jié)構(gòu)和功能，它與神經(jīng)元構(gòu)成功能單位，在神經(jīng)系統(tǒng)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(zhì)細胞在神經(jīng)元的發(fā)育分化、修復再生、信號傳遞、突觸形成和消除、免疫調(diào)節(jié)、學習記憶和呼吸調(diào)節(jié)等方面的生物學作用。

星形膠質(zhì)細胞 突觸消除 免疫調(diào)節(jié) 學習記憶 呼吸調(diào)節(jié)

1 AS的生物學功能

1.1 AS的對神經(jīng)元的作用

1.1.1 營養(yǎng)修復作用

2000年,Lu和Lau等［1］發(fā)現(xiàn)AS能合成和分泌大量化學物質(zhì),如神經(jīng)生長因子、神經(jīng)遞質(zhì)、和細胞因子,這些細胞因子對神經(jīng)元的發(fā)育具有營養(yǎng)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(huán)、細胞內(nèi)鈣離子濃度的調(diào)節(jié)等方式來影響神經(jīng)元的生物活性和神經(jīng)突觸的可塑性。

1.1.2 誘導神經(jīng)干細胞定向分化

AS與神經(jīng)干細胞共同孵育使神經(jīng)發(fā)生率顯著提高。周向陽等人研究了SD大鼠的AS對神經(jīng)干細胞體外定向分化的影響。2000年, Song H［3］等研究發(fā)現(xiàn)新生大鼠的神經(jīng)干細胞與其海馬AS共同孵育能明顯提高神經(jīng)發(fā)生率,但與神經(jīng)元共同孵育時,神經(jīng)發(fā)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(yī)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(jīng)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(guān)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(jīng)元活動所觸發(fā),一直持續(xù)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(diào)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(jīng)退行性疾病中大量突觸破壞的基礎(chǔ)。

1.2 AS對疼痛的調(diào)節(jié)作用

近期,人們發(fā)現(xiàn)AS表面有細菌和病毒受體,以及大量神經(jīng)遞質(zhì)和調(diào)質(zhì)的受體,鞘內(nèi)注入細菌、病毒、神經(jīng)遞質(zhì)和調(diào)質(zhì)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(zhì)細胞可被痛刺激所激活,但具體機制不清。

1.3 免疫調(diào)節(jié)和神經(jīng)炎癥調(diào)節(jié)作用

2010年,Xie L［6］的研究證實,AS調(diào)節(jié)中性粒細胞的功能,使腦組織抵御細菌的感染,在神經(jīng)系統(tǒng)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(jīng)系統(tǒng)的炎癥反應(yīng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的調(diào)節(jié)作用。

1.4 對睡眠和學習記憶的調(diào)節(jié)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(fā)現(xiàn),AS膜內(nèi)外電流的變化與皮質(zhì)振蕩活動、記憶、學習或整體神經(jīng)元的興奮性直接相關(guān)。

1.5 對呼吸的調(diào)節(jié)作用

2010年,Gourine AV等［10］有了一項重大的新發(fā)現(xiàn),即AS在調(diào)節(jié)呼吸方面也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。該研究證明,AS可以根據(jù)不斷變化的新陳代謝和活動需要調(diào)節(jié)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(guān)。

2 現(xiàn)狀與展望

曾經(jīng)我們認為AS僅僅是神經(jīng)系統(tǒng)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(jīng)元終生并執(zhí)行十分重要的生物學功能。目前AS與神經(jīng)元之間如何共同參與上述功能的調(diào)節(jié),作用機制是什么,通過那些信號傳導通路來實現(xiàn),它與神經(jīng)系統(tǒng)諸多疾病的發(fā)生有何準確聯(lián)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，F(xiàn)unction， 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(zhì)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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