長期以來，星形膠質(zhì)細胞（astroglial cells）被認為只是大腦中的“配角”，負責(zé)維持神經(jīng)元的環(huán)境穩(wěn)定。然而，最新發(fā)表于《Science》（《科學(xué)》）期刊的一項研究推翻了這一觀點，顯示這類非神經(jīng)元細胞在調(diào)控神經(jīng)元活動及其連接方面扮演著核心角色，尤其是在行為調(diào)控中起著決定性作用。

研究由霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所（HHMI）旗下賈內(nèi)利亞研究園（Janelia Research Campus）與哈佛大學(xué)合作完成，揭示了一條全新的生物化學(xué)“對話通路”，其中星形膠質(zhì)細胞通過釋放特定信號物質(zhì)，引導(dǎo)動物做出“放棄”行為。

早在2019年，Ahrens實驗室就發(fā)現(xiàn)，在斑馬魚身上，當魚發(fā)現(xiàn)自己怎么游都游不動時，會出現(xiàn)“放棄掙扎”的行為。這一反應(yīng)由一種名為“放射狀星形膠質(zhì)細胞”（radial astrocytes）的膠質(zhì)細胞調(diào)控，其活動逐漸增強，最終向神經(jīng)元發(fā)出“停止游動”的信號。盡管這一發(fā)現(xiàn)意義重大，但當時科學(xué)家并未完全解開星形膠質(zhì)細胞與神經(jīng)元之間的溝通機制。

在本次研究中，科研人員通過一系列分子傳感器追蹤發(fā)現(xiàn)，當星形膠質(zhì)細胞內(nèi)鈣離子濃度升高時，它們會向細胞間空間釋放三磷酸腺苷（ATP）——一種廣為人知的細胞“能量貨幣”。令人驚訝的是，這些ATP并非直接作用于神經(jīng)元，而是被酶降解為腺苷（adenosine）——一種已知的神經(jīng)調(diào)節(jié)因子。進一步實驗證明，當研究人員阻斷神經(jīng)元上的腺苷受體后，斑馬魚的“放棄游動”行為也隨之被抑制。

“這一通路的間接性讓我非常驚訝，”該研究第一作者、Janelia和哈佛大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)的博士生陳（Alex Chen）說，“首先，這不是一個典型的神經(jīng)元通路，其次，它依賴的是一條生化通路，而不是我們常見的神經(jīng)放電模式?！?/p>

相比于神經(jīng)遞質(zhì)（如谷氨酸）能在幾毫秒內(nèi)完成神經(jīng)元之間的快速傳遞，腺苷等神經(jīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)（neuromodulators）則能作用于神經(jīng)元群體，調(diào)控持續(xù)數(shù)秒甚至數(shù)分鐘的復(fù)雜行為反應(yīng)。

“這類慢時間尺度的調(diào)節(jié)機制，為靈活行為的發(fā)生提供了重要基礎(chǔ)，”Janelia高級研究員、資深作者Misha Ahrens指出，“也因此，我們應(yīng)將這些非神經(jīng)元細胞納入神經(jīng)精神疾病研究的視野，視其為潛在的治療靶點?！?/p>

研究人員認為，這種從ATP到腺苷的轉(zhuǎn)化過程本身也可能成為新的干預(yù)節(jié)點，相關(guān)酶的作用或?qū)⒂绊懻麄€信號傳導(dǎo)效率。

更重要的是，這種“星形膠質(zhì)細胞–腺苷–神經(jīng)元”的調(diào)控機制并非斑馬魚特有。來自圣路易斯華盛頓大學(xué)的研究人員也在小鼠海馬體中發(fā)現(xiàn)了類似的路徑，果蠅、大鼠甚至人類的大腦中也已發(fā)現(xiàn)相關(guān)線索。近期一篇由HHMI研究員Cagla Eroglu發(fā)表的綜述文章也指出，這一保守的機制可能在抑郁癥等精神疾病中發(fā)揮著重要作用。

“這種機制從昆蟲到哺乳動物都能觀察到，或許代表著一種進化上保留下來的古老調(diào)控電路模式，”陳說。

參考文獻：Alex B. Chen et al, Norepinephrine changes behavioral state through astroglial purinergic signaling,?Science?(2025).?DOI: 10.1126/science.adq5233.?www.science.org/doi/10.1126/science.adq5233

編輯：周敏

排版：李麗