科學(xué)家揭示小膠質(zhì)細胞通過丘腦網(wǎng)狀核調(diào)節(jié)清醒狀態(tài)的新機制

    近日，發(fā)表在《Nature Communications》上的一項題為“Microglia modulate stable wakefulness via the thalamic reticular nucleus in mice”的研究中，來自美國紐約石溪大學(xué)的研究團隊揭示了小膠質(zhì)細胞通過丘腦網(wǎng)狀核調(diào)節(jié)清醒狀態(tài)的新機制。

    小膠質(zhì)細胞對大腦穩(wěn)態(tài)和免疫很重要，但它們在調(diào)節(jié)警惕性方面的作用尚不清楚。研究者采用遺傳學(xué)、生理學(xué)和代謝組學(xué)的方法來檢查小膠質(zhì)細胞參與覺醒和睡眠的調(diào)節(jié)。小膠質(zhì)細胞減少通過增加覺醒和非快速眼動(NREM)睡眠之間的過渡來降低小鼠夜間穩(wěn)定覺醒。代謝組學(xué)分析顯示，睡眠-覺醒行為與神經(jīng)酰胺的日間變化密切相關(guān)，而神經(jīng)酰胺在小膠質(zhì)細胞缺失的小鼠中消失。神經(jīng)酰胺優(yōu)先影響丘腦網(wǎng)狀核(TRN)的小膠質(zhì)細胞，TRN小膠質(zhì)細胞的局部缺失也產(chǎn)生類似的覺醒損害。前TRN神經(jīng)元的化學(xué)發(fā)生操縱顯示，它們調(diào)節(jié)清醒和NREM睡眠之間的轉(zhuǎn)換。小膠質(zhì)細胞的缺失和神經(jīng)酰胺的加入都抑制了它們的放電能力。在小膠質(zhì)細胞缺失的小鼠中，激活前TRN神經(jīng)元或抑制神經(jīng)酰胺的產(chǎn)生都能恢復(fù)穩(wěn)定的清醒狀態(tài)。這些發(fā)現(xiàn)表明，小膠質(zhì)細胞可以通過神經(jīng)酰胺信號傳導(dǎo)，通過前TRN神經(jīng)元調(diào)節(jié)穩(wěn)定的清醒狀態(tài)。

    小膠質(zhì)細胞占成人大腦所有細胞的10-15%。它們不僅是抵御中樞神經(jīng)系統(tǒng)外部/內(nèi)部免疫挑戰(zhàn)的主要防御手段，而且還參與突觸形成和消除、神經(jīng)發(fā)生以及學(xué)習(xí)和記憶等方面。小膠質(zhì)細胞形態(tài)和活動表現(xiàn)基于一天中的時間和大腦狀態(tài)的不同動態(tài)，并且睡眠功能障礙在與異常小膠質(zhì)細胞活動相關(guān)的疾病中很普遍，證明小膠質(zhì)細胞活動與睡眠/清醒狀態(tài)之間存在明顯的相關(guān)性。

    為了確定小膠質(zhì)細胞是否以及如何調(diào)節(jié)睡眠，研究者通過使白喉毒素受體在小膠質(zhì)細胞中的條件表達，獲得了小膠質(zhì)細胞耗竭的小鼠品系。研究發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細胞耗竭通過增加清醒和非快速眼動睡眠之間的轉(zhuǎn)換來降低小鼠夜間穩(wěn)定的清醒。通過代謝篩查和免疫染色方法，研究人員發(fā)現(xiàn)腦神經(jīng)酰胺的晝夜動態(tài)與睡眠/覺醒行為高度相關(guān)，而這種相關(guān)性在小膠質(zhì)細胞耗盡的小鼠中被消除。丘腦網(wǎng)狀核（TRN）中的小膠質(zhì)細胞對神經(jīng)酰胺水平的變化很敏感，小膠質(zhì)細胞耗竭或添加神經(jīng)酰胺會降低aTRN神經(jīng)元活性。

    重要的是，aTRN神經(jīng)元活動的化學(xué)遺傳學(xué)抑制促進了對照小鼠清醒和非快速眼動睡眠之間的轉(zhuǎn)換增加，而小膠質(zhì)細胞耗竭小鼠中aTRN神經(jīng)元活動的化學(xué)遺傳學(xué)激活可以挽救受損的穩(wěn)定清醒?？傊?，這些發(fā)現(xiàn)表明小膠質(zhì)細胞可以通過神經(jīng)酰胺信號傳導(dǎo)調(diào)節(jié)aTRN神經(jīng)元的活性調(diào)控睡眠/清醒狀態(tài)。

論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-24915-x
注：此研究成果摘自《Nature Communication》，文章內(nèi)容不代表本網(wǎng)站觀點和立場，僅供參考。