互联网+ 电子商务 智能家居 地理信息 高端装备 信息安全 3D打印 工业4.0 人工智能 光伏 新能源汽车 消费品 集成电路 移动支付 汽车 数据中心
2018中国半导体市场年会
当前位置:首页 > 产业动态 > 战新 > 生物医药 > 正文

Science:重大突破!揭示神经胶质细胞在神经发育中的作用

发布时间: 2018-02-08 20:29     来源: 生物谷

  在两到四岁时,人类大脑估计有一千万亿个突触---神经元之间的电连接。随着我们年龄的增长,修剪掉没有关联的突触就能够让现有的突触更有效地运行,这种修剪与形成新的细胞连接一样重要。突触形成和突触移除之间的不平衡与发育性精神障碍(包括孤独症和精神分裂症)有关。
  神经胶质细胞,如星形胶质细胞和小胶质细胞,通常被认为是大脑的支持细胞,但新出现的证据提示着它们在突触形成和修剪中起着重要的作用。神经胶质细胞也在大脑的免疫系统中起作用,而且免疫信号通过位于这些细胞表面上的受体与大脑进行沟通。美国加州大学旧金山分校精神病学助理教授Anna Molofsky博士和实验室医学助理教授Ari Molofsky博士正在研究在正常情形下,这两个过程在大脑发育过程中如何发生,以便希望确定平衡的微妙变化如何导致神经发育障碍。
  在一项新的研究中,由Anna Molofsky和Ari Molofsky领导的一个研究团队证实一种被称作白细胞介素33(IL-33)的免疫信号在允许大脑在中枢神经系统(CNS)发育期间维持最佳的突触数量方面起着至关重要的作用。相关研究结果于2018年2月1日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Astrocyte-derived interleukin-33 promotes microglial synapse engulfment and neural circuit development”。
图片来自Molofsky Lab。
 
  Anna Molofsky解释道,“我们研究的大多数精神疾病都存在着某种神经发育障碍,不论早期的童年经历是否会增加你日后产生抑郁和焦虑的倾向,也不论大脑发育异常是否导致自闭症和精神分裂症。”
  Ari Molofsky注意到,“免疫系统不仅仅用于抵抗感染,而且还能影响正常的组织发育和重塑。这项研究表明免疫系统也会塑造发育中的大脑。”
  调节突触群体的关键
  在此之前,作为免疫细胞分泌出来的给细胞产生影响的物质,IL-33和类似的细胞因子在正常的突触形成和修剪过程中的确切作用是未知的。Anna Molofsky、Anna Molofsky和他们的同事们发现IL-33是由发育中的星形胶质细胞产生的,这接着给小胶质细胞提供信号,从而促进增加的突触修剪,因此IL-33实际上在整个典型的中枢神经系统发育过程中调节着形成的和修剪的突触数量。
  随着大脑发育成熟,IL-33表达发生增加,因而能够对突触进行更多的修剪。此外,由这个研究团队开展的进一步研究将IL-33缺乏与小胶质细胞诱导的突触修剪显著下降相关联在一起。总之,这些结果证实免疫系统能够通过影响控制突触重塑的神经胶质细胞来影响大脑发育。
  因此,Anna Molofsky认为在儿童发育期间,神经胶质细胞和大脑中的免疫系统可能是比神经元更好的干预靶标。
  她指出,“靶向神经元连接是非常困难的,但是靶向神经胶质细胞是比较容易的,这是它们基本上是具有较强可塑性的细胞。就开发治疗神经发育疾病的方法而言,重要的是要考虑最具有可塑性的细胞类型,而且免疫系统是一个潜在的干预点。”
  利用跨学科跨系统合作的潜力
  Ari Molofsky从事于免疫学研究,并且已研究了免疫信号IL-33在身体其他部位中的功能。一旦Anna Molofsky将IL-33鉴定为一个由星形胶质细胞表达的基因,这个夫妻搭档决定结合他们的专业知识来分析免疫系统与大脑的交流方式,并且可能为治疗神经发育障碍开辟新的途径。
  Anna Molofsky说,“这是一种天然的合作,这是因为我已经成为一名神经胶质生物学家一段时间了,而且神经胶质细胞在神经免疫疾病中发挥着主要的作用。”
  她很想知道利用IL-33或其他的免疫蛋白进行治疗是否能让成人的大脑更具可塑性。增加神经可塑性可能有助于治疗与异常修剪有关的疾病,如自闭症和精神分裂症。这也可能有益于中风或创伤性脑损伤的患者,在这些患者中,大脑被迫重新进行神经连接来对创伤作出反应。
  她解释道,“大脑具有极强的可塑性,比我们想象中的还要强。理解这些发育机制如何存在于在成年期,或者能否通过诱导这些机制协助大脑重塑,可能对治疗精神疾病是有益的。”
  Ari Molofsky补充道,“我们希望通过更好地理解免疫系统在发育中的大脑内的正常作用,我们就能够更好地理解它在疾病中如何产生功能障碍。”
  参考资料:

  Ilia D.Vainchtein,Gregory Chin,Frances S.Cho et al.Astrocyte-derived interleukin-33 promotes microglial synapse engulfment and neural circuit development.Science,Published online:01 Feb 2018,doi:10.1126/science.aal3589

收藏