來(lái)源：生物谷原創(chuàng) 2023-06-22 10:31
為了享受早晨的咖啡和新鮮出爐的餅干的香味，或感知到東西燒焦的警告氣味，大腦需要兩種類(lèi)型的細(xì)胞---神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞---彼此之間的密切配合。現(xiàn)有研究已表明，在嗅覺(jué)或氣味感知過(guò)程中，神經(jīng)元發(fā)生了大量
為了享受早晨的咖啡和新鮮出爐的餅干的香味，或感知到東西燒焦的警告氣味，大腦需要兩種類(lèi)型的細(xì)胞---神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞---彼此之間的密切配合。現(xiàn)有研究已表明，在嗅覺(jué)或氣味感知過(guò)程中，神經(jīng)元發(fā)生了大量的變化，但是星形膠質(zhì)細(xì)胞的反應(yīng)是什么，以及它們?nèi)绾螌?duì)感官體驗(yàn)做出貢獻(xiàn)仍不清楚。
在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)貝勒醫(yī)學(xué)院等研究機(jī)構(gòu)的研究人員報(bào)告了星形膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)嗅覺(jué)刺激的反應(yīng)，揭示了一種維持星形膠質(zhì)細(xì)胞-神經(jīng)元溝通和處理嗅覺(jué)感覺(jué)所需的新機(jī)制。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2023年6月16日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“Induction of astrocytic Slc22a3 regulates sensory processing through histone serotonylation”。論文通訊作為貝勒醫(yī)學(xué)院癌癥神經(jīng)科學(xué)中心主任Benjamin Deneen博士。
論文第一作者、Deneen實(shí)驗(yàn)室博士后助理Debosmita Sardar博士說(shuō)，“以前的研究已表明，在活體動(dòng)物的自然條件下，對(duì)大腦的嗅覺(jué)刺激首先激活了神經(jīng)元，從而改變了這些神經(jīng)元表達(dá)的基因，以便能夠調(diào)解嗅覺(jué)感知。在這項(xiàng)新的研究中，我們探究了嗅覺(jué)刺激期間神經(jīng)活動(dòng)后星形膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)生了什么，并發(fā)現(xiàn)了以前沒(méi)有描述過(guò)的變化。”
嗅覺(jué)刺激引發(fā)了星形膠質(zhì)細(xì)胞表面上的血清素轉(zhuǎn)運(yùn)體（serotonin transporter）Slc22a3的增加，而Slc22a3介導(dǎo)血清素轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)。Sardar說(shuō)，“我們?cè)谛切文z質(zhì)細(xì)胞內(nèi)跟蹤血清素，并驚訝地發(fā)現(xiàn)它進(jìn)入了細(xì)胞核，在那里它與組蛋白結(jié)合，其中組蛋白是附著在DNA上的蛋白，有助于調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細(xì)胞中的基因表達(dá)。結(jié)合到DNA上的血清素作為一個(gè)開(kāi)關(guān)，控制著基因的表達(dá)。”
有趣的是，血清素調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細(xì)胞中參與神經(jīng)遞質(zhì)GABA產(chǎn)生的基因得表達(dá)，隨后GABA反饋給神經(jīng)元，調(diào)節(jié)對(duì)感官知覺(jué)至關(guān)重要的神經(jīng)回路。
Sardar說(shuō)，“我們發(fā)現(xiàn)星形膠質(zhì)細(xì)胞中失去轉(zhuǎn)運(yùn)體Slc22a3會(huì)降低這些細(xì)胞中的血清素水平，并導(dǎo)致血清素結(jié)合的DNA發(fā)生改變。反過(guò)來(lái)，這又減少了參與合成GABA的基因的表達(dá)，減少了星形膠質(zhì)細(xì)胞的GABA釋放，從而擾亂了嗅覺(jué)感知的神經(jīng)回路。”
圖片來(lái)自Science, 2023, doi:10.1126/science.ade0027。
血清素因它對(duì)正常大腦功能的貢獻(xiàn)以及參與成癮和抑郁而廣為人知。Sardar說(shuō)，“在這項(xiàng)新的研究中，我們發(fā)現(xiàn)了血清素在星形膠質(zhì)細(xì)胞中的一個(gè)新功能。血清素引發(fā)了星形膠質(zhì)細(xì)胞基因表達(dá)模式的變化，使星形膠質(zhì)細(xì)胞成為嗅覺(jué)處理的樞紐。”
Deneen說(shuō)，“這個(gè)項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)了星形膠質(zhì)細(xì)胞功能的新方面。我們正了解到星形膠質(zhì)細(xì)胞是非常可塑的，就像神經(jīng)元一樣，這意味著星形膠質(zhì)細(xì)胞可以改變其特性和功能，以應(yīng)對(duì)環(huán)境刺激。它們傾聽(tīng)神經(jīng)元并做出反應(yīng)，它們的雙向交流是感覺(jué)處理的核心，最終是動(dòng)物行為的核心。”（生物谷 Bioon.com）
參考資料：
1. Debosmita Sardar et al. Induction of astrocytic Slc22a3 regulates sensory processing through histone serotonylation. Science, 2023, doi:10.1126/science.ade0027.
2. Astrocyte processing of serotonin shown to regulate olfactory perception
https://medicalxpress.com/news/2023-06-astrocyte-serotonin-shown-olfactory-perception.html
