伍龙军教授揭示小胶质细胞包裹抑制性神经输入增强神经元活性

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来源: | 作者:康森特生物科技 | 发布时间: 2024-01-10 | 219 次浏览 | 分享到:

2024年1月4日美国梅奥医学中心伍龙军教授团队在Nature Neuroscience杂志上发表文章揭示了小胶质细胞通过物理性包裹抑制性神经输入促进麻醉苏醒期皮层神经元活性。

一

苏醒期皮层神经元活性增强

研究人员通过双光子在体钙成像技术检测小鼠在觉醒状态、异氟烷麻醉期间和全身麻醉苏醒时躯体感觉皮层兴奋性神经元钙离子活性变化，发现在觉醒期兴奋性神经元钙离子活性增强，在麻醉期间这类神经元群活性降低，但在苏醒期间神经元活性再次增强，表明在麻醉苏醒期皮层神经元活性增强。

进一步记录小胶质细胞动态变化，发现在麻醉期间小胶质细胞分支伸展增加，监测的领域面积增加，在苏醒期间仍然保持这种变化。给予集落刺激因子1受体抑制剂PLX3397三周后可清除98%的小胶质细胞，麻醉苏醒期间皮层神经元活性并不增强。

图1：清除小胶质细胞阻断麻醉苏醒期皮层神经元活性增强

二

麻醉期间小胶质细胞与抑制性突触结构物理接触增多

为探究小胶质细胞和神经元之间的物理接触作用，他们通过双光子显微镜观察到觉醒期间神经元胞体与小胶质细胞球状末端高度接触（与胞体接触的分支个数大于或等于2）的比例约为16.3%，麻醉期间这一比例显著增加到76.8%，在麻醉苏醒期比例约为60%。

神经元胞体周围分布兴奋性和抑制性突触，研究人员发现在麻醉期间和苏醒期间小胶质细胞与抑制性突触接触的个数增多，但与兴奋性突触接触的个数并未出现增加。有意思的是，麻醉期间小胶质细胞球状末端抑制性突触受体GABAB受体富集表达。根据小胶质细胞球状末端与抑制性突触结构接触的情形，他们可细分为不接触、低接触（与抑制性突触结构接触面积小于50%）、包裹（与抑制性突触结构接触面积大于50%）、吞噬四种类型。麻醉期间，低接触和吞噬抑制性突触的比例与对照组之间无差异，但包裹的比例显著增加，表明在麻醉期间小胶质细胞与抑制性突触结构主要发生包裹过程。

图2：麻醉期间小胶质细胞与抑制性突触结构物理接触增多

三

小胶质细胞β2-肾上腺素能受体调控苏醒期间神经元活性的升高

麻醉期间未与小胶质细胞球状末端发生接触的神经元群中约有29.4%出现活性增强，而与小胶质细胞球状末端发生接触的神经元群中约有80%出现活性增加。通过慢性抑制小清蛋白(PV)能神经元活性后可增强兴奋性神经元活性，但清除小胶质细胞后并不能阻断PV能神经元的上述增强效应，表明小胶质细胞球状末端可能通过暂时阻断抑制输入促进神经元活动。

图3：小胶质细胞β2-肾上腺素能受体调控苏醒期间神经元活性的升高

已有研究表明清醒期小胶质β2-肾上腺素能受体传递的去甲肾上腺素(NE)信号可以抑制小胶质细胞动态变化;在麻醉状态下下，NE这种抑制作用降低，允许小胶质细胞监测神经元活动。研究人员发现在麻醉期间体感皮层NE水平降低，在苏醒期NE水平逐渐回升。麻醉期间给与β2-肾上腺素能受体激动剂后可抑制小胶质细胞与神经元的动态接触，并能抑制神经元活性的升高。在麻醉苏醒期特异性敲除小胶质细胞β2-肾上腺素能受体的小鼠并不表现出皮层神经元活性升高，表明小胶质细胞β2-肾上腺素能受体调控苏醒期间神经元活性的升高。