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.2018年12月1日;84(11):778-786.
doi:10.1016/j.biopych.2017.10.029。 Epub 2017年11月11日。

探索星形胶质细胞谷氨酸释放及其与突触在神经功能和行为中的作用

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探索星形胶质细胞谷氨酸释放及其与突触在神经功能和行为中的作用

迈克尔·D·斯科菲尔德. 生物精神病学. .

摘要

星形胶质细胞是星状细胞,其外观类似于尖星,尤其是当可见胶质纤维酸性蛋白时,这是星形胶质细胞的典型标志。因此,在夜空中发光的光点与缓冲离子并为神经元提供支持的弥散且丰富的细胞之间存在着一种常见的联系。对于这些细胞,特别是在其释放神经活性分子和影响突触可塑性的能力方面,其异常的功能被归因于、否定并可能被重申。这使得星形胶质细胞在调节神经通讯中的确切作用似乎很难掌握。然而,来自成瘾动物模型的数据表明,在调节谷氨酸摄取和释放的星形胶质细胞系统中发生了各种药物诱导的分子适应,导致复发脆弱性。这些发现突显出星形胶质细胞是神经系统中负责成瘾的关键组成部分,是导致复发和药物寻求的可塑性的关键组成成分。在这里,我总结了最近的发现,这些发现利用遗传工具选择性地操纵或测量星形胶质细胞内钙的流量,重点是G蛋白偶联受体介导的钙动员和谷氨酸释放的诱导。此外,我收集了有关星形胶质细胞谷氨酸释放以及星形胶质细胞与突触联系的证据,以证明这些细胞现象对形成突触传递的影响。我还将这些发现放在Scofield等人之前的研究背景下,他们探索了伏隔核星形胶质细胞在寻找可卡因的神经机制中的作用。

关键词:星形胶质细胞;钙;可卡因;GPCR;胶质传递;谷氨酸。

PubMed免责声明

利益冲突声明

披露

作者报告说,没有生物医学经济利益或潜在的利益冲突。

数字

图1
图1
大鼠伏隔核内单个星形胶质细胞的高分辨率图像。A)胶质纤维酸性蛋白(GFAP)的免疫染色显示为蓝色。这种结构丝蛋白为星形胶质细胞提供支持,并为转运蛋白质提供手段。星形胶质细胞的细胞核可视为中心的一个相对缺乏标记的小圆形区域。B)使用由Khakh小组开发的AAV5-GFAP启动子驱动的LCK-GFP载体,将GFP蛋白表达定向到质膜,可以完全可视化星形胶质细胞质膜。这里可以清楚地看到一个常见的事实,GFAP细丝没有延伸到星形胶质细胞质膜的最细末端。在该面板中,白色方形表示D–F中显示的插入面板。C)合并后的图像显示了骨骼GFAP蛋白与质膜结构形状的关系。星形胶质细胞信号中的“洞”或球体间隙是细胞围绕神经元或血管体弯曲的区域。在A–C中,比例尺代表10微米。D)高倍放大GFAP纤维蛋白。E)LCK-GFP信号的高倍放大显示了星形胶质细胞质膜的形态学特征。白色箭头显示了一个“摇篮”形状,包裹着突触机器。在非常高的分辨率和非常小的光学截面厚度下(0.3–0.1微米),可以看到许多类似勺子的形状。F)合并后的图像描述了滋养层细胞膜最细末端突起与GFAP结构丝之间的关系。在D-F中,比例尺代表2微米。
图2
图2
NAcore星形胶质细胞中GFAP启动子驱动的ChR2激活促进谷氨酸释放。A)电化学探针结构示意图,光纤位于微电极上方,以在谷氨酸氧化酶涂层部位上传递光。B)谷氨酸痕迹显示与激光传输相一致的诱发释放。C) IHC检测星形胶质细胞中的ChR2和GFAP丝蛋白。这些数据表明,NAcore中ChR2蛋白的星形细胞特异性表达与我们之前发表的报告中观察到的类似(31)。比例尺代表25微米
图3
图3
提示可卡因寻求过程中谷氨酸神经胶质传递及其对NAcore可塑性的影响的更新模型。可卡因暴露和可卡因寻求的消失导致与复发易感性相关的两种胶质细胞修饰,即基础谷氨酸水平降低(通过Xc-表达降低,如上图中带有红色和灰色箭头的蓝色球体所示)和GLT-1表达降低(如绿色转运体所示)(33)。Scofield等人的研究(31)中所述,通过CNO(紫色圆圈)与星形胶质细胞中的Gq-DREADD结合(星形胶质细胞上以红色和蓝色显示)会引起Ca2+我们观察到的反应导致谷氨酸释放。胶质谷氨酸释放使可卡因诱导的基础谷氨酸减少正常化,并通过结合mGluR2/3(位于突触前,以蓝色显示)抑制恢复。我们假设星形胶质细胞中Gq DREADD的激活可以引起突触谷氨酸释放(紫色小泡)。然而,这也可能通过Best1(灰色)和TRPV-1(棕色)参与非泡状谷氨酸释放。除了逆转可卡因诱导的基础谷氨酸减少外,通过DREADD刺激星形胶质细胞激活Gq-GPCR还可能增强GLT-1摄取(115)和星形胶质细胞肿胀(98)。这也可能有助于Scofield等人DREADD研究中观察到的Gq-DREADD刺激对星形胶质细胞的抗恢复作用(31)。

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引用人

工具书类

    1. Sofroniew中压,Vinters高压。星形胶质细胞:生物学和病理学。神经病理学学报。2010;119:7–35.-项目管理咨询公司-公共医学
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