小鼠大脑海马体中突触吞噬的三维图像。绿色为前突触，白色为星形胶质细胞，蓝色为小胶质细胞。被胶质细胞吞噬的前突触为红色。
发育中的大脑在学习和记忆的过程中会不断地产生新的神经元连接——突触。重要的连接会反复出现，得到培养和强化，而那些不必要的连接则会被清除。成人的大脑也会经历类似的修剪，但目前科学家们还不清楚成人大脑中突触清除的方式和原因。
近日，来自韩国科学技术院的一组研究人员在《自然》杂志上发表论文称，他们发现了成人大脑可塑性和神经紊乱的潜在机制——星形胶质细胞。它会及时清除不必要的连接，保障大脑的可塑性。
论文作者、韩国科学技术院的生物科学系助理教授Won-Suk Chung表示：“这项发现对我们理解神经回路在学习、记忆以及疾病过程中如何变化有着深远的意义。突触数量的变化与各种神经系统疾病的患病率具有极大关联性，如自闭症谱系障碍、精神分裂症、额颞叶痴呆和癫痫。”
大脑灰质含有小胶质细胞和星形胶质细胞，这两种互补的细胞共同支持着神经元和突触。小胶质细胞是一线免疫防御细胞，负责吞噬病原体和死亡细胞，星形胶质细胞则会帮助构建大脑，并通过控制神经元之间的信号传导来维持体内平衡。“之前人们普遍认为，吞噬突触是由小胶质细胞负责的。而我们发现，星形胶质细胞在成人的大脑神经元活动中不断消除了过度和不必要的兴奋性突触连接。我们的论文挑战了领域内的普遍共识。”Chung教授说。
在这项研究中，Chung教授的团队开发了一种分子传感器来检测神经胶质细胞的突触清除，并量化了细胞突触清除的频率和类型。此外，研究人员还构建了MEGF10基因（负责星形胶质细胞的突触清除功能）敲除的小鼠模型，结果发现，该成年小鼠海马体中的兴奋性突触数目异常增加，而且功能受损。此外，MEGF10敲除小鼠的学习和记忆形成也有障碍。“通过这一过程我们发现，至少在成年大脑海马体的CA1区，星形胶质细胞是清除突触的主要角色，其功能对控制突触的数量和可塑性至关重要，”Chung说。
Chung教授指出，研究人员刚刚开始了解突触清除对大脑成熟和内稳态的影响。初步数据表明，大脑不同区域的星形胶质细胞清除突触的速率似乎不同。这可能受到了各种内外部因素的影响，接下来研究人员将进一步阐明这些变量。“我们的长期目标是了解星形细胞介导的突触清除如何影响各种神经疾病的发生及发展。调节星形细胞吞噬来恢复突触连接可能是一种治疗大脑疾病的新策略。”Chung教授最后总结道。
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编译：花花
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《自然》
期刊编号：0028-0836
原文链接：
https://medicalxpress.com/news/2020-12-astrocytes-plasticity-adult-brains.html
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