宋麗娟 楊榮芳 張樹利*

（1）中國科學院生物物理研究所，腦與認知科學國家重點實驗室，北京 100101；2）中國科學院大學，北京 100049）

神經(jīng)膠質(zhì)細胞在神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育、信號轉導、突觸傳遞以及代謝等多個方面都發(fā)揮重要作用［1-4］。近期，美國諾特丹大學Cody J Smith 研究團隊［5］應用時移共聚焦顯微成像技術和命運譜系分析等多種研究方法在斑馬魚的心臟中發(fā)現(xiàn)了一種新型的神經(jīng)膠質(zhì)細胞，命名為連接膠質(zhì)細胞（nexus glia）。這類膠質(zhì)細胞可通過Meteorin蛋白介導的Jak/Stat3 信號通路來調(diào)控自身的發(fā)育和分化，繼而影響心臟節(jié)律。該研究結果于2021 年發(fā)表于《PLoS Biology》。心臟連結膠質(zhì)細胞的發(fā)現(xiàn)對于揭示膠質(zhì)細胞在外周器官中的功能機制具有十分重要的意義。

1 心臟連接膠質(zhì)細胞的發(fā)現(xiàn)

外周神經(jīng)系統(tǒng)中分布著大量的星型膠質(zhì)細胞。其中，較大比例的星型膠質(zhì)細胞都來源于神經(jīng)嵴細胞［6-7］。這些星型膠質(zhì)細胞能夠表達膠質(zhì)纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP），該蛋白質(zhì)被認為是星型膠質(zhì)細胞的經(jīng)典標記物，被廣泛用于識別和標記星型膠質(zhì)細胞［8-9］。2021 年Cody J Smith 研究團隊在篩查成年斑馬魚的心臟時發(fā)現(xiàn)一類新型gfap+星形膠質(zhì)細胞，它位于軸突上方，與心臟內(nèi)的神經(jīng)細胞相伴行。同時，研究人員也發(fā)現(xiàn)，這類星型膠質(zhì)細胞較為保守，在不同物種中均有分布。由于這類星型膠質(zhì)細胞的形態(tài)呈網(wǎng)狀，因此將其命名為連接膠質(zhì)細胞。心臟內(nèi)連接膠質(zhì)細胞發(fā)生于后腦神經(jīng)嵴細胞，之后遷移至心臟，并主要集中在心臟流出道（outflow tract）結構中。眾多的報道指出，星型膠質(zhì)細胞在神經(jīng)細胞發(fā)育分化過程中扮演著重要的角色［10-11］。在該研究中，研究人員在心臟發(fā)育早期清除掉連接膠質(zhì)細胞后，也觀察到胚胎心臟中的神經(jīng)發(fā)育速度加快。

2 連接膠質(zhì)細胞分化的調(diào)控通路

Cody J Smith 研究團隊應用RNAScope 方法篩查并發(fā)現(xiàn)metrn基因在多物種中存在，metrn基因編碼Meteorin 蛋白，它能夠調(diào)節(jié)神經(jīng)膠質(zhì)細胞分化、促進神經(jīng)細胞軸突的延伸［12-13］。在斑馬魚的心臟中，Meteorin蛋白表達的位置與心臟連接細胞呈現(xiàn)相同的空間分布，這提示metrn基因可能參與心臟連接膠質(zhì)細胞的分化。更為深入的研究發(fā)現(xiàn)，Meteorin蛋白可通過Jak/Stat3信號通路參與調(diào)控心臟連接膠質(zhì)細胞的分化過程（圖1）。

3 心臟連接膠質(zhì)細胞的功能作用

心臟連接膠質(zhì)細胞是心臟節(jié)律和心臟穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)者。功能研究結果顯示，應用甲硝唑或激光消融方法清除心臟內(nèi)連接膠質(zhì)細胞后，斑馬魚的心率會顯著增加，并呈現(xiàn)心動過速的病理表征。而通過遺傳學方法敲除調(diào)控膠質(zhì)細胞發(fā)育的metrn基因后，心臟連接細胞的數(shù)量會顯著減少，同時引發(fā)心臟節(jié)律異常。深入研究發(fā)現(xiàn)，連接膠質(zhì)細胞對于心臟節(jié)律的調(diào)節(jié)是通過影響交感和副交感神經(jīng)系統(tǒng)的功能活性來實現(xiàn)的（圖1）。

Fig.1 Schematic of the development and functions of Nexus glia圖1 心臟連接膠質(zhì)細胞發(fā)育分化及其功能模式圖

4 研究意義和展望

該研究在心臟中發(fā)現(xiàn)的連接膠質(zhì)細胞，是心臟節(jié)律和心臟穩(wěn)態(tài)的重要調(diào)節(jié)者。這種新型的神經(jīng)膠質(zhì)細胞在不同種屬中具有相似的功能。心臟連接膠質(zhì)細胞的發(fā)現(xiàn)，在一定程度上拓展了膠質(zhì)細胞在心臟發(fā)育過程中的功能作用。這為今后深入研究這類星型膠質(zhì)細胞的功能機制提供了重要的物質(zhì)基礎，同是也為臨床維持心臟穩(wěn)態(tài)和控制心臟自主節(jié)律提供了潛在的藥物靶標。