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康利军教授和段树民教授团队揭示神经胶质细胞感受环境刺激和调节嗅觉适应性的新机制

2020年9月23日,康利军教授团队和段树民院士团队合作在《神经元》(Neuron)发表了题为“Sensory glia detect repulsive odorants and drive olfactory adaptation”的研究论文(https://doi.org/10.1016/j.neuron.2020.08.026)。该研究首次发现外周神经胶质细胞可以直接感受环境气味刺激,并通过γ-氨基丁酸(GABA)神经递质,实时抑制嗅觉神经元的活性,从而引起嗅觉适应性。


研究人员首先在模式生物秀丽隐杆线虫(C. elegans)的化学感受器鞘状胶质细胞(amphid sheath glia, AMsh胶质细胞)中特异性表达钙敏感的荧光蛋白GCaMP5,发现无论在体还是离体分离培养的AMsh胶质细胞都能够被机械刺激和厌恶性气味分子所激活。通过一系列分子遗传学筛选,研究人员发现两种G蛋白偶联受体SRH-79和STR-61分别表达于AMsh胶质细胞和ASH感觉神经元,作为受体蛋白感受气味分子异戊醇,并通过瞬时受体电位(TRP)通道和三磷酸肌醇受体(IP3R)引起细胞内的钙升高响应。然后通过在AMsh胶质细胞中表达光敏感通道蛋白(CoChR),采用光遗传学方法特异性操控AMsh胶质细胞活性,研究人员发现激活的AMsh胶质细胞能通过释放抑制性神经递质GABA,作用于ASH感觉神经元上的离子型GABA受体LGC-38,抑制ASH神经元对气味分子的响应,进而调节动物的嗅觉行为学模式。有意思的是,如果基因敲除AMsh胶质细胞上的异戊醇受体SRH-79,AMsh胶质细胞就失去了对异戊醇气味适应性的调控能力,但仍然保持对辛醇(1-octanol)气味适应性的实时调节作用,充分说明了AMsh胶质细胞能够直接感受气味刺激,并实时调控嗅觉行为响应。


研究揭示了神经胶质细胞在感觉生成调控中的主动、实时的作用,并从分子和环路水平揭示了嗅觉适应性的产生机制,为充分阐明神经胶质细胞的生理功能和感觉适应性的生成机制奠定了科学基础,并提示神经胶质细胞及其相关分子在神经精神疾病发生与相关药物开发中潜在的意义。


段夺、张虎、岳晓敏和范月丹博士研究生是论文共同第一作者。研究主要受国家自然科学基金、国家重点研发项目等资助。

发布日期:2020-10-25 浏览: 314