神经胶质细胞不仅仅是神经系统的“支持细胞”,最新研究揭示其通过离子转运蛋白主动调控神经元末梢的形态与功能。美国洛克菲勒大学的研究团队在《细胞》(Cell)和《细胞报告》(Cell Reports)发表了两项重要研究,利用秀丽隐杆线虫模型,深入阐明了神经胶质细胞如何通过表达特定的离子转运蛋白KCC-3,选择性影响化学感应神经元的结构和功能。
研究团队发现,神经胶质细胞能够通过一种尚未完全明确的分子机制,控制特定神经末梢的形状。在秀丽隐杆线虫中,神经胶质细胞包围着12个神经元末梢,其中包括对温度敏感的化学感应神经元以及对气味敏感的神经元。研究者着重探讨了胶质细胞如何调节这些神经元所需的形态。
进一步实验显示,神经胶质细胞在化学感应神经元表面高表达KCC-3离子转运蛋白,通过调节氯化物的细胞外浓度,影响并维持这些神经元末梢的形状和功能。正常情况下,神经元能够定位到适宜的温度环境;但在KCC-3失活的线虫中,神经元无法迁移到其偏好的培养温度,说明KCC-3对神经元功能具有关键作用。
研究负责人Shaham指出:“局部离子浓度的变化会直接影响神经末梢的形态,KCC-3通过调节氯化物水平,实现对神经元结构与功能的调控。”此前科学界尚不清楚胶质细胞如何通过离子调节与神经元进行“交流”,本研究首次揭示了胶质细胞利用离子机制对多种神经元进行塑形和功能维持的可能性。
在另一项发表于《细胞报告》的研究中,Shaham及其团队进一步发现,胶质细胞能够控制线虫体内多种神经元末梢的形态,提示存在更多尚未发现的塑形通路。研究结果表明,胶质细胞仅在与特定类型神经元相互作用时表达离子转运蛋白,选择性调节神经末梢形态。这一机制有望为未来开发针对神经系统疾病的新型治疗策略提供理论基础。
本研究不仅拓展了对神经胶质细胞功能的认知,也为理解神经元形态与功能的形成机制提供了新的分子视角。
参考文献:Cell, Cell Reports