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激活星形胶质细胞中的免疫信号通路对兴奋性突触的发生

       2016年11月10日,《细胞生物学杂志》(Journal of Cell Biology)在线发表了浙江大学医学院神经科学研究中心周煜东教授团队论文“Postnatal activation of TLR4 in astrocytes promotes excitatory synaptogenesis in hippocampal neurons”(http://jcb.rupress.org/content/215/5/719),报道了在神经系统发育特定阶段,星形胶质细胞中TLR4MyD88ERK通路对兴奋性突触的作用,为儿童受到感染后更易产生癫痫发作的临床现象提供了解释,并为以此通路为药物靶向治疗相关神经发育疾病提供了理论依据。
        星形胶质细胞是中枢神经系统内广泛分布的一类胶质细胞,参与多种生理和病理过程。在大脑发育过程中,星形胶质细胞通过调节轴突导向、突触形成、突触消除、突触功能、神经元存活等来协调脑内神经元环路的发育。已发现多种神经系统疾病的发生,如癫痫、自闭症、努南综合征等与星形胶质细胞的发育和功能异常相关。然而,星形胶质细胞如何在病理条件下调节神经元之间的突触联系目前并不清楚。另外,作为脑内重要的免疫细胞,星形胶质细胞中重要免疫信号的激活是否影响神经元之间的连接也是目前胶质细胞生物学和发育神经生物学研究所面临的重要科学问题。
        在该研究中,研究人员发现相较于成年小鼠,外周免疫刺激对出生后2周的幼年小鼠的癫痫易感性具有较高的易化作用,并且这一易化作用与外周免疫刺激造成的海马锥体神经元树突分支增多、树突棘密度增高相关。外周免疫刺激造成的幼年小鼠海马神经元兴奋性突触增多现象与星形胶质细胞的激活密切相关。研究人员利用海马神经元和星形胶质细胞共培养技术以及小鼠胚胎电转技术,进一步分析了幼年小鼠星形胶质细胞的免疫激活信号,发现星形胶质细胞TLR4MyD88ERK1/2通路的激活对兴奋性突触的发生有直接的促进作用,抑制这一信号通路可以挽救免疫刺激所造成的幼年小鼠的癫痫易感性。这些结果表明,在特定发育阶段星形胶质细胞中的免疫信号通路激活对兴奋性突触的形成具有正向调控作用,从而造成海马神经环路兴奋与抑制的失衡。该研究不仅有助于深入理解星形胶质细胞调控神经元环路发育的机制,而且为相关神经发育疾病的诊断和治疗提供了新思路。
       论文第一作者为沈逸副教授和秦花萍博士。该研究获得了国家重点基础研究发展计划(“973”计划)、国家自然科学基金以及浙江省自然科学基金的资助。

 

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