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JNC︱曾玲晖团队揭示海马生长抑素中间神经元通过星形胶质细胞GABAB受体调节兴奋性突触传递的机制

大量研究证实GABA能神经元通过激活突触前GABAB受体(GABABRs)来调节突触兴奋性。然而,最近的研究表明星形胶质细胞也表达GABABRs并能对GABA能神经元活动作出反应。但是,上述关于GABA能神经元通过GABABRs调节突触兴奋性的相关机制中,研究者很难区分或者忽略了星形胶质细胞GABABRs是否参与了此过程。

2022年7月1日,浙大城市学院医学院曾玲晖教授和沈伟达老师合作在Journal of Neurochemistry杂志上以Original Article的形式发表了题为Somatostatin interneurons inhibit excitatory transmission mediated by astrocytic GABAB and presynaptic GABAB and adenosine A1 receptors in the hippocampus的研究论文,运用全细胞膜片钳记录、光遗传学、钙成像和药理学等技术证实了生长抑素中间神经元(SOM-INs)通过星形胶质细胞GABABRs参与兴奋性突触调节并揭示了其内在机制。

JNC︱曾玲晖团队揭示海马生长抑素中间神经元通过星形胶质细胞GABAB受体调节兴奋性突触传递的机制

GABA能中间神经元对于协调大脑内的兴奋模式和同步神经元网络活动至关重要。其中,表达生长抑素(SOM)的中间神经元是一种靶向锥体神经元远端树突区域的中间神经元,其释放的GABA作用于兴奋性突触前GABAB受体(GABABRs)起到抑制突触传递的作用。

星形胶质细胞通过其表达的多种膜受体感知周围的变化。已有报道证实GABA能中间神经元的活动可诱导星形胶质细胞释放ATP/Adenosine,从而激活突触前Adenosine A1受体(A1R)并抑制兴奋性突触传递。然而,尚不清楚哪种类型的中间神经元参与了这些过程。此外,最近的研究结果表明,SOM-INs激活可增强星形胶质细胞中的Ca2+信号。因此作者推测,星形胶质细胞GABABRs激活引起的嘌呤信号参与了SOM-INs介导的兴奋性突触传递的调节。

为了证明作者的猜想,作者通过脑立体定位注射病毒的方法,使海马区SOM-INs表达光敏蛋白ChR2。作者发现蓝光刺激SOM-INs能引起CA3-CA1兴奋性突触传递减弱,并且这种现象能被GABABRs阻断剂阻断,提示GABABRs参与了此过程(图1)。

JNC︱曾玲晖团队揭示海马生长抑素中间神经元通过星形胶质细胞GABAB受体调节兴奋性突触传递的机制

图1 GABAB受体参与光遗传学激活SOM-INs

进一步实验表明,星形胶质细胞中的GABABRs激活后,通过Gq蛋白偶联的磷脂酶C(PLC)通路,引起细胞内钙离子浓度升高,进而促进ATP释放。ATP在细胞外被水解为腺苷,腺苷作用于突触前A1受体,最终抑制兴奋性突触传递。这一发现揭示了星形胶质细胞在SOM-INs介导的突触抑制中的关键作用,为理解海马神经环路调控提供了新的机制。

参考文献:Shen W, et al. Somatostatin interneurons inhibit excitatory transmission mediated by astrocytic GABAB and presynaptic GABAB and adenosine A1 receptors in the hippocampus. Journal of Neurochemistry. 2022;162(1):1-15.

(责任编辑:泉水)