小膠質細胞包裹抑制性神經輸入增強神經元活性機制詳解

瀏覽次數：856　發布日期：2024-1-11　來源：本站　僅供參考，謝絕轉載，否則責任自負

2024年1月4日美國梅奧醫學中心伍龍軍教授團隊在Nature Neuroscience雜志上發表文章揭示了小膠質細胞通過物理性包裹抑制性神經輸入促進麻醉蘇醒期皮層神經元活性。

一、蘇醒期皮層神經元活性增強

研究人員通過雙光子在體鈣成像技術檢測小鼠在覺醒狀態、異氟烷麻醉期間和全身麻醉蘇醒時軀體感覺皮層興奮性神經元鈣離子活性變化，發現在覺醒期興奮性神經元鈣離子活性增強，在麻醉期間這類神經元群活性降低，但在蘇醒期間神經元活性再次增強，表明在麻醉蘇醒期皮層神經元活性增強。

進一步記錄小膠質細胞動態變化，發現在麻醉期間小膠質細胞分支伸展增加，監測的領域面積增加，在蘇醒期間仍然保持這種變化。給予集落刺激因子1受體抑制劑PLX3397三周后可清除98%的小膠質細胞，麻醉蘇醒期間皮層神經元活性并不增強。

圖1：清除小膠質細胞阻斷麻醉蘇醒期皮層神經元活性增強

二、麻醉期間小膠質細胞與抑制性突觸結構物理接觸增多

為探究小膠質細胞和神經元之間的物理接觸作用，他們通過雙光子顯微鏡觀察到覺醒期間神經元胞體與小膠質細胞球狀末端高度接觸（與胞體接觸的分支個數大于或等于2）的比例約為16.3%，麻醉期間這一比例顯著增加到76.8%，在麻醉蘇醒期比例約為60%。

神經元胞體周圍分布興奮性和抑制性突觸，研究人員發現在麻醉期間和蘇醒期間小膠質細胞與抑制性突觸接觸的個數增多，但與興奮性突觸接觸的個數并未出現增加。有意思的是，麻醉期間小膠質細胞球狀末端抑制性突觸受體GABAB受體富集表達。根據小膠質細胞球狀末端與抑制性突觸結構接觸的情形，他們可細分為不接觸、低接觸（與抑制性突觸結構接觸面積小于50%）、包裹（與抑制性突觸結構接觸面積大于50%）、吞噬四種類型。麻醉期間，低接觸和吞噬抑制性突觸的比例與對照組之間無差異，但包裹的比例顯著增加，表明在麻醉期間小膠質細胞與抑制性突觸結構主要發生包裹過程。

圖2：麻醉期間小膠質細胞與抑制性突觸結構物理接觸增多

三、小膠質細胞β2-腎上腺素能受體調控蘇醒期間神經元活性的升高

麻醉期間未與小膠質細胞球狀末端發生接觸的神經元群中約有29.4%出現活性增強，而與小膠質細胞球狀末端發生接觸的神經元群中約有80%出現活性增加。通過慢性抑制小清蛋白(PV)能神經元活性后可增強興奮性神經元活性，但清除小膠質細胞后并不能阻斷PV能神經元的上述增強效應，表明小膠質細胞球狀末端可能通過暫時阻斷抑制輸入促進神經元活動。

圖3：小膠質細胞β2-腎上腺素能受體調控蘇醒期間神經元活性的升高

已有研究表明清醒期小膠質β2-腎上腺素能受體傳遞的去甲腎上腺素(NE)信號可以抑制小膠質細胞動態變化;在麻醉狀態下下，NE這種抑制作用降低，允許小膠質細胞監測神經元活動。研究人員發現在麻醉期間體感皮層NE水平降低，在蘇醒期NE水平逐漸回升。麻醉期間給與β2-腎上腺素能受體激動劑后可抑制小膠質細胞與神經元的動態接觸，并能抑制神經元活性的升高。在麻醉蘇醒期特異性敲除小膠質細胞β2-腎上腺素能受體的小鼠并不表現出皮層神經元活性升高，表明小膠質細胞β2-腎上腺素能受體調控蘇醒期間神經元活性的升高。