少突胶质细胞如何测量轴径以构建完美的髓鞘？

在中枢神经系统（CNS）中，快速且同步的神经通讯依赖于髓鞘——这是一种由被称为少突胶质细胞（oligodendrocytes）的特异性胶质细胞合成的多层脂质鞘。正如电线外的绝缘层一样，髓鞘紧紧包裹着轴突，使动作电位能够通过郎飞结（nodes of Ranvier）以跳跃传导（saltatory conduction）的方式快速传播。

几十年来，神经解剖学家在脊椎动物的神经系统中观察到一个基本的结构规律：较粗的轴突总是支持较长的髓鞘节段，而较细的纤维则承载较短的髓鞘。这种建筑学上的精确性对于协调复杂大脑回路中神经冲动的到达时间至关重要。

然而，一个基础性的机械学问题长期未解：少突胶质细胞是如何物理性地检测轴突口径的？又是如何通过这种感觉信号来指导每个髓鞘应该构建多长的呢？

在发表于《PLOS Biology》上的一项研究中，纽约州立大学上州医科大学（SUNY Upstate Medical University）的研究团队鉴定出了协调这一过程的分子传感器：一种被称为Piezo1的机械敏感离子通道蛋白。

Piezo1充当轴突传感器

在细胞与发育生物学、神经科学及生理学助理教授、资深作者Marie Bechler博士的领导下，研究人员检查了发育中的少突胶质细胞如何解释来自周围轴突的物理机械线索。

第一作者Amanda R. Young博士与Bechler利用该校电子显微镜核心实验室辅助的高级细胞建模技术证明，少突胶质细胞依赖Piezo1来测量轴突直径。当少突胶质细胞膜包裹较宽的轴突时，增加的机械曲率和膜张力会激活Piezo1，向细胞发出信号，使其将髓鞘延伸至适当的、成比例的长度。

研究人员确定，Piezo1在髓鞘形成的关键初始阶段起作用。在这个早期的发育窗口期，少突胶质细胞会主动采样轴突口径，并驱动包裹膜的纵向延伸，随后才稳定为成熟的髓鞘。

对多发性硬化症和髓鞘修复的启示

当髓鞘退化时（如在自身免疫性脱髓鞘疾病多发性硬化症[MS]中常见的那样），动作电位的传播就会受阻甚至完全失效。失去少突胶质细胞通常提供的代谢和营养支持，裸露的轴突会逐渐退化，导致感觉丧失、严重疲劳、视力受损、运动功能障碍和认知缺陷。

目前的多发性硬化症疗法主要集中在抑制免疫攻击上，但恢复失去的髓鞘（即髓鞘再生）仍然是一个主要障碍。在慢性病灶中，新形成的再髓鞘化鞘通常异常纤细且短小，这会限制神经传导速度的完全恢复。

“在我们的一生中，许多神经系统疾病都会破坏少突胶质细胞及其形成的髓鞘，”Bechler博士表示，“我们的研究旨在了解这些变化与健康神经系统相比的影响，并寻找在髓鞘丢失或受损的疾病中促进髓鞘生长的途径。”

通过阐明机械传感器Piezo1如何协调髓鞘延伸，该研究为靶向策略奠定了基础。这些策略不仅旨在鼓励少突胶质细胞对裸露轴突进行再髓鞘化，还要构建具有适当尺寸的髓鞘，从而恢复最佳的神经系统功能。