除了为神经细胞提供支持外，星形胶质细胞的功能近年来逐渐被深入发掘。英国科学家最新研究发现，脑干中的星形胶质细胞在呼吸系统的调控中发挥关键作用，为这些细胞的功能清单增添了新内容。

星形胶质细胞在神经细胞与脉管系统之间起到桥梁作用。伦敦大学学院的Alexander V. Gourine和布里斯托尔大学的Sergey Kasparov及其团队，探索了这些细胞如何将血液中的二氧化碳浓度和pH值变化转化为信号，传递给控制呼吸的脑干区域中的化学敏感神经细胞。通过监测细胞内Ca²⁺浓度，研究人员测量了延髓腹面（VSM）附近星形胶质细胞对pH值变化的反应。小鼠脑干切片实验显示，pH值降低0.2个单位会直接导致VSM星形胶质细胞中Ca²⁺水平升高。由于星形胶质细胞与VSM脉管系统相邻，它们对pH值的变化尤为敏感。

细胞对酸化的Ca²⁺响应通过三磷酸腺苷（ATP）的释放在星形胶质细胞网络中传播。在小鼠脑干切片中，pH值下降0.2个单位会触发VSM中ATP的释放，且这一效应可以通过抑制ATP信号传递来预防。

星形胶质细胞对pH值变化的响应如何与呼吸控制相关联？斜方体后核（RTN）中的神经细胞已知对化学物质敏感，并在呼吸中枢控制中发挥作用。研究发现，pH值降低会导致RTN神经细胞去极化及细胞内Ca²⁺升高。通过抑制ATP信号，这些响应被中止，表明它们受ATP调控。为进一步证实星形胶质细胞与RTN神经细胞之间的联系，研究人员利用光遗传学工具在脑干切片中选择性激活VSM星形胶质细胞的Ca²⁺响应，引发大量ATP释放及RTN神经细胞依赖ATP的去极化。此外，在切断迷走神经并进行人工通气的麻醉小鼠中，VSM星形胶质细胞的光遗传学活化增强了呼吸活动。该研究成果发表于《科学》杂志。

研究人员指出，这项研究揭示了星形胶质细胞在呼吸稳态反射中扮演的意外角色，这一角色此前被认为仅由脑干神经细胞种群完成。