瑞士洛桑大學的研究人員在 Nature 期刊發(fā)表了題為：Specialized astrocytes mediate glutamatergic gliotransmission in the CNS 的研究論文。

該研究發(fā)現(xiàn)了一種對大腦功能至關重要的新型大腦細胞——谷氨酸能星形膠質(zhì)細胞，這種細胞介于兩種常見的大腦細胞類型之間——神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞。

這種特殊的細胞類型在促進記憶功能、參與運動控制、保護中樞神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，為星形膠質(zhì)細胞在中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）生理和疾病中的復雜作用提供了新見解，并為CNS疾?。òd癇、阿爾茨海默病、帕金森病等等）的治療提供了潛在靶點。

多模態(tài)星形膠質(zhì)細胞-神經(jīng)元通信控制大腦回路的組裝和功能。例如，通過快速釋放谷氨酸，星形膠質(zhì)細胞可以控制突觸網(wǎng)絡的興奮性、可塑性和同步活動，同時也導致神經(jīng)精神疾病中突觸網(wǎng)絡的失調(diào)。星形膠質(zhì)細胞要想通過谷氨酸快速釋放進行信息交流，就必須具有類似神經(jīng)元的Ca2+依賴性胞吐機制。然而，由于研究數(shù)據(jù)不一致和缺乏直接支持證據(jù)，這一機制是否存在受到質(zhì)疑。

為了驗證星形膠質(zhì)細胞是否也能神經(jīng)元一樣釋放神經(jīng)遞質(zhì)，研究人員首先仔細研究了星形膠質(zhì)細胞的基因表達情況，目的是找到快速分泌谷氨酸（神經(jīng)元使用的主要神經(jīng)遞質(zhì)）所必需的機制。

研究團隊使用了單細胞轉(zhuǎn)錄組學技術，確定了9個在分子上不同的海馬區(qū)星形膠質(zhì)細胞亞群，其中一個特殊亞群——谷氨酸能星形膠質(zhì)細胞，其特異性表達突觸樣谷氨酸釋放機制，并定位于不同的海馬區(qū)位點。這種星形膠質(zhì)細胞亞群中存在囊泡型谷氨酸轉(zhuǎn)運蛋白1（VGLUT1）的轉(zhuǎn)錄本，VGLUT1能夠特異性將谷氨酸裝載到突觸囊泡并促進其在突觸間隙的釋放。該研究還發(fā)現(xiàn)，這類細胞中還存在其他特殊蛋白質(zhì)，對于谷氨酸能囊泡的功能以及與其他細胞快速信息交流的能力是必不可少的。

接下來，研究團隊嘗試驗證這種特殊的谷氨酸能星形膠質(zhì)細胞是否有功能，也就是它們能否以與突觸傳遞相當?shù)乃俣葋磲尫殴劝彼?。為了做到這一點，研究團隊使用基于GluSnFR的原位和體內(nèi)成像技術，可以看到大腦組織和活體小鼠中囊泡釋放的谷氨酸。

結(jié)果顯示，谷氨酸能星形膠質(zhì)細胞會對選擇性刺激做出反應，快速釋放谷氨酸，這種反應發(fā)生在細胞的空間分隔區(qū)域，就像神經(jīng)元的突觸一樣。此外，谷氨酸的釋放對突觸傳遞產(chǎn)生影響，并調(diào)控神經(jīng)元環(huán)路，研究團隊通過抑制這些細胞的VGLUT的表達證明了這一點。

研究團隊表示，這種谷氨酸能星形膠質(zhì)細胞能夠調(diào)控神經(jīng)元活動，它們控制著神經(jīng)元的交流水平和興奮程度。在小鼠模型中的研究顯示，如果沒有這種功能機制，長時程增強作用（一種涉及記憶機制的神經(jīng)過程）就會受損，小鼠的記憶也會受到影響。

該研究還發(fā)現(xiàn)，這種谷氨酸能星形膠質(zhì)細胞與大腦疾病有關。研究團隊通過特異性敲除這些谷氨酸能星形膠質(zhì)細胞的VGLUT1，證實了這種細胞對記憶鞏固的影響，還觀察到了其與病理的聯(lián)系，例如導致癲癇發(fā)作加劇。

最后，該研究還表明谷氨酸能星形膠質(zhì)細胞還參與運動控制的大腦回路的調(diào)節(jié)，并可能為帕金森病（PD）提供治療新靶點。

論文通訊作者 Andrea Volterra 表示，在神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞之間，我們發(fā)現(xiàn)了一種新的細胞——谷氨酸能星形膠質(zhì)細胞，這種特殊細胞發(fā)現(xiàn)開辟了巨大的研究前景。團隊接下來的研究將進一步探索這種類型的細胞對阿爾茨海默病的記憶損失的潛在保護作用，以及它在其他大腦區(qū)域和疾病中的作用。