星形胶质细胞对脑血管张力的调节

摘要

这篇文章是上集合的一部分脑循环的独特特征。此收藏中出现的其他文章以及所有收藏的完整存档都可以在以下网站上找到：http://ajpheart.physiology.org/.

由于能量储备有限，大脑需要持续灌注才能正常工作。这是通过三个基本过程实现的，即大脑自动调节（CA）、神经血管耦合（NVC）或功能性充血（FH）(88)和内皮介导的信号转导(8). 尽管自动调节可确保在广泛的系统压力下保持恒定的血流量，但FH可确保大脑血流量（CBF）在空间和时间上快速增加，以响应神经元的激活。此外，内皮细胞（EC）释放血管扩张剂[一氧化氮（NO）、内皮衍生超极化因子、前列环素和前列腺素E₂（PGE₂)]和血管收缩剂（内皮素-1、血栓素A₂和前列腺素F_2α)能够调节脑血管紧张度(8). 在接下来的章节中，我们将详细介绍星形胶质细胞参与NVC的机制，以及在较小程度上参与CA的机制。神经元，特别是中间神经元产生的信号传导机制已经在之前进行了综述(9,42,76). 这些通路是充血反应的重要组成部分，不容低估，尤其是考虑到它们是控制某些脑区（如小脑）CBF的主要机制(169). 此外，皮层神经元和脑血管通过神经-天冬氨酸-血管并置的紧密解剖联系也支持了神经元释放的血管活性肽直接作用于血管系统的观点(2,22,26,50,153,159). 虽然神经元信号无疑参与NVC机制，但实验证据也表明星形胶质细胞参与NVC。在这篇综述中，我们重点讨论了星形胶质细胞在FH或NVC期间对血管张力调节的作用机制(21,148).

神经血管单位

大脑的血液供应由颈内动脉和椎动脉进行(28,48). 椎动脉产生基底动脉，基底动脉与颈内动脉和交通动脉一起形成威利斯环(28). 威利斯环进一步分裂，形成大脑前、中、后动脉，然后继续分支成较小的动脉和小动脉(28). 对于不穿透脑实质的脑动脉的神经血管控制的详细描述，我们建议读者参阅优秀的综述文章(15,73,77). 当大脑外的小动脉分支到环绕大脑表面的软脑膜小动脉时，它们就会以穿透性或实质性小动脉的形式穿透大脑实质(48) (图1). 实质小动脉分支成广泛的毛细血管网络，密度分布不均匀，这取决于网络与神经元群的接近程度(48). 相对于白质区域，灰质中的毛细血管密度更高(23). 因此，脑循环的神经血管控制因血管的位置和口径而异。当周围神经末梢穿透脑实质并通过Virchow-Robin空间时，其密度降低(25,29,31,77)；因此，实质微血管主要由中枢来源（内在神经支配）的局部中间神经元和神经元终末调节，如基底前脑、中缝核和蓝斑(73,77,85).

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图1。

大脑皮层中构成神经血管单元的主要细胞成分的假设图解。随着软脑膜小动脉穿透脑实质，它们逐渐失去来自外周神经节的细胞外神经的神经支配。实质小动脉的血管张力主要由神经元和星形胶质细胞发出的信号调节，这些信号包裹着小动脉的大部分正常表面。

近年来，神经胶质细胞（主要是星形胶质细胞）参与脑血管张力的调节受到了广泛关注(9,21,72,88,91). 大量证据表明神经-胶质-血管界面或神经血管单元（NVU）上各种细胞类型的高度复杂排列促使我们对NVC机制的进一步理解产生了越来越大的兴趣。NVU(图1)由血管细胞[内皮细胞、周细胞和血管平滑肌细胞（VSMC）]、神经元终末或静脉曲张、星形胶质细胞及其特殊的终足突和小胶质细胞组成。这些不同细胞类型的功能作用在整个发育过程中和疾病条件下都会有所不同。例如，星形胶质细胞在血管形成/成熟过程中与内皮细胞建立紧密联系(1,132,133)在建立新突触和回路组织的过程中与神经元结合(122,145). 这些不同细胞类型之间的相互作用有助于血脑屏障的形成/维持(1)和CBF控制。这种精细的解剖结构在阿尔茨海默病等疾病条件下会被破坏(69,86,172)、高血压(69,87)、和冲程(7,38,39,69)举几个例子。星形胶质细胞间的细胞间通讯(67)和/或在星际陨石-EC之间(104)由结构组件（如缝隙连接）支撑和传播(60,141)和锚定蛋白[例如整合素(38)]. 据报道，星形细胞末端足覆盖了约99%的血管壁表面(92,141). 然而，目前尚不清楚这种广泛的端足覆盖在所有血管亚型（小动脉、小静脉、毛细血管）和/或在不同的大脑区域中是否是均匀的，如果不是，不同程度的血管系统端足覆盖可能对NVC机制有什么功能影响。显然，组成NVU的细胞的结构和功能组织对于脑内CBF的最佳分布至关重要。

在比NVU更大的范围内，神经胶质网络提供了额外的功能组织(66). 特殊的缝隙连接连接相邻的星形胶质细胞形成合胞体(149)能够有效调节大量神经元的活动(66)与本综述特别相关的是血管网络。例如，缝隙连接蛋白connexin 43在功能上将实质小动脉周围的星形细胞末梢与胶质界膜联系起来，胶质界膜是围绕软脑膜血管的厚层星形细胞突起，并将其与下面的神经膜分离(60,167). 这种功能耦合允许来自这些细胞的局部信息向上游传输到软脑膜小动脉，从而输送到大脑循环的血管(167)从而确保FH期间CBF的有效增加。Paisansathan等人(126)表明腺苷和K⁺调节神经元激活后上游软脑膜小动脉的扩张。

神经元活动的增加触发了源于神经元和星形胶质细胞的许多通路的激活，这些通路通过增加的CBF向工作神经元快速时空输送葡萄糖和氧气。对大脑皮层和海马体的研究表明，神经元活动诱导的星形胶质细胞激活主要通过谷氨酸能信号通路发生(58,173). 在一项开创性研究中，Carmignoto的小组(173)表明代谢型谷氨酸受体（mGluRs）的激活可诱导星形胶质细胞钙的增加²⁺导致小动脉血管扩张。这项研究提供了一种机制性证据，证明花生四烯酸（AA）代谢下游的环氧合酶产物(9)，可能是PGE₂-星形胶质细胞介导的小动脉扩张(173). 随后的其他研究进一步支持星形胶质细胞通过AA代谢释放的信号控制血管张力的作用。具体而言，使用双光子激光扫描显微镜获得的体内数据为星形胶质细胞诱导的小动脉血管舒张中来自环氧合酶-1途径的信号提供了证据(148). 除了前列腺素的生产(21,35,36,95,148,173,174)，细胞内钙增加²⁺在星形胶质细胞中(3,33)还导致包括NO在内的其他血管活性信号的形成和释放(21,27,37,94,105,119,134,164)，环氧碳三烯酸（EET）(4,14,21,82,95,108,119,128)、谷氨酸、腺苷和ATP(6,21,95,101,137,141,154)所有这些都能改变实质小动脉的血管张力(55,61,173).表1列出了一些报道的作用于脑血管的星形胶质细胞衍生的血管活性信号。

由于不同实验室使用了多种技术方法和参数，导致观察到的血管反应类型存在差异，因此，研究星形胶质细胞衍生信号对脑小动脉的影响的研究很快变得复杂起来。其中一个参数是用于研究的动物的年龄。在幼年或新生动物（通常用于NVC研究）中，星形胶质细胞可能具有不同的静息动态状态，小动脉可能未完全分化，导致静息水平的变化。为此，我们的小组表明，星形胶质细胞刺激后血管反应的极性可以通过小动脉张力的静息水平改变(14). 星形细胞刺激引起基底音很小或没有基底音的小动脉收缩，而基底音30%或更大的小动脉扩张(14). 此外，Sun等人最近的一项研究(147)证明mGluR5是NVC研究中的一种常见靶向受体，其星形胶质细胞表达受到发育调控。因此，使用mGluR激动剂解决NVC机制的研究必须考虑到这些受体在老年动物中表达/模式的变化。另一个可能导致血管反应变异的因素是，用于刺激星形胶质细胞或神经元的一些方法可能过于强大，从而引发非生理反应，例如钙离子²⁺无盖或电场刺激(68,121). 最后，温度和氧气梯度等实验条件可能会对星形胶质细胞的活动以及血管张力水平产生强烈影响，尤其是与体外研究相关的情况。例如，Gordon等人(71)提示血管对胶质源性血管活性信号的反应极性与氧浓度水平有关，氧浓度水平调节组织的代谢状态，特别是细胞外乳酸和腺苷浓度。作者提出，当Po个₂低水平时，增加的乳酸（神经元刺激后）抑制PGE的活性₂转运蛋白，提高细胞外PGE₂从而有利于血管舒张(24). 他们还得出结论，血管收缩发生在高氧条件下，此时乳酸水平低，细胞外PGE₂可用性降低(71). Lindauer等人对这些观察结果提出了质疑(106)当他们证明CBF对前爪电刺激或皮层扩散抑制的反应独立于O₂高压氧条件下麻醉大鼠的水平。纽曼和他的同事们(120)表明O₂在体外水平改变了血管反应的极性，但在体内对视网膜的影响很小。同样，Metea和Newman(119)将星形胶质细胞诱导的血管反应的极性归因于NO的可用性及其与AA代谢产物的相互作用，因此在NO增加的条件下，由于NO介导的细胞色素抑制，血管收缩可能是有利的P（P）-450 (152)以及随后EET形成的减少(119). 与这些数据一致，Rancilac等人(134)证明谷氨酸诱导的神经元NO释放通过前列腺素和内皮素依赖机制引起小脑微血管收缩。

NO信号对NVC的作用可能是脑区特异性的，并取决于神经元刺激的强度。NO已被报道为小脑内的主要NVC信号(168,169)然而，这是一种皮层中的调制信号(107). 海马脑片中的实质小动脉因一氧化氮合酶的抑制而收缩，这表明在该脑区，一氧化氮对血管张力具有强直性舒张作用(56). Chisari等人(27)利用共培养系统提供了星形胶质细胞衍生NO参与NVC的证据，在共培养系统中，NO源于LPS激活的胶质细胞，导致基底动脉扩张。此外，de Labra等人(37)提示血管或神经胶质源性NO是低频诱导血管舒张的主要介质，而神经元NO是强刺激后血管舒张的首要介质。

另一种气体信使分子一氧化碳（CO）也被证明参与了谷氨酸诱导的脑小动脉扩张(63). CO，来源于血管细胞(63,102)和星形胶质细胞(103,127)，通过其对Ca的作用来放松VSMCs²⁺火花和大电导钙的后续活化²⁺-激活和电压依赖K⁺通道（黑色）(90,166). 与其他神经胶质和神经衍生信号一样（例如NO、K⁺，加利福尼亚州²⁺)，血管对一氧化碳的反应极性可能受到其对NO生成的影响的调节(89).

钾长期以来被证明可以调节血管张力(图2). 内皮中、小电导K的激活⁺通道（分别为IK和SK）可以通过肌内皮缝隙连接触发从内皮到VSMC的超极化电流(143)导致小动脉扩张。次级间隙连接激活，K⁺IK和SK通道的流出生成K⁺云(78)通过激活内向整流（K）使相邻的VSMC超极化_红外)通道和Na⁺/K（K）⁺泵(117)进一步促进内皮与VSMC的相互作用。K的贡献_红外VSMC超极化的通道可能仅次于其他K的激活⁺如Smith等人(142)对吡那地尔（ATP-sensitive K⁺通道激活剂）_红外通道阻断剂Ba²⁺; 作者建议K_红外通道作为ECK启动响应的电子放大器参与⁺频道。同样，我们发现在mGluR介导的星形胶质细胞活化后，星形胶质细胞末端足突中的BK通道活性显著增加，导致细胞外K增加⁺也使VSMC超极化(62). 在星形细胞中，BK通道在星形细胞末端足选择性表达(131)从而提供潜在的高密度K⁺这些结构中的电流并引起细胞外钾的快速变化⁺激活后胶质-血管界面处的浓度。实验证据表明，血管对钾的反应极性⁺（血管舒张与血管收缩）取决于K的程度⁺星形胶质细胞流出。Girouard等人(68)证明了增加未老化Ca的浓度²⁺星形胶质细胞的扩张转变为收缩，这些反应由BK通道介导。导致相反极性响应的推测机制是VSMC K的激活_红外通道至适度K⁺VSMC电压门控钙通道升高（<20 mM）和关闭导致膜超极化扩张(62)和去极化响应K⁺收缩高度>20 mM(45). K的贡献⁺EET向外增加K的观察结果进一步支持了向NVC发送信号⁺星形胶质细胞电流(84). 这表明AA代谢物释放后，K⁺信号传导增强或延长，从而导致大脑充血。而Higashimori等人(84)证明向外K⁺Longden等人(109)显示IK通道也有助于K⁺电场刺激后星形胶质细胞流出。随着细胞外K⁺影响血管对星形胶质细胞刺激反应的极性(68)，我们小组证明了静息血管张力在K⁺-诱导血管反应(14). 我们显示了K值之间的正相关性⁺-诱导的血管扩张和扩张前小动脉张力水平(14). K（K）⁺信号转导研究表明，与内皮细胞类似，星形胶质细胞通过钾的流出调节血管张力⁺从各种K⁺通道亚型（BK、SK和IK），这种机制可以诱导K型脑实质小动脉的扩张和收缩⁺-集中方式。

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图2。

K（K）⁺神经血管单位的信号传导机制。内皮细胞（EC）和星形胶质细胞信号传导诱导膜电位的信号机制示意图(V（V）_米)血管平滑肌细胞超极化和小动脉血管扩张。剪切应力或激动剂诱导的G蛋白偶联受体（GPCR）激活增加Ca²⁺通过瞬时受体电位（TRP）通道依赖性机制在内皮细胞中激活中间电导（IK）和小电导（SK）钾通道。这些通道介导的超极化通过肌内皮缝隙连接（MEGJ）扩散到VSMC。此外，得到的K⁺EC流出激活VSMC向内整流K⁺通道（K_红外)通道和Na⁺/K（K）⁺泵诱导V（V）_米电压依赖性钙通道（VDCC）超极化和关闭，细胞内钙降低²⁺和VSMC松弛。另一方面，神经元激活过程中释放的谷氨酸与星形胶质细胞上的GPCR结合，引发Ca的增加²⁺从而激活大电导钙²⁺激活星形细胞末端足（EF）上的钾通道（BK）。星形细胞BK通道激活导致钾外流到血管周围间隙，再次导致VSMC K_红外通道激活，然后放松。香草酸家族的TRP（TRPV4）通道激活最近被证明可引起星形细胞EF-Ca的增加²⁺也。细胞内钙²⁺内皮细胞和星形胶质细胞的增加也会导致PLA₂激活、花生四烯酸（AA）代谢和各种血管活性物质的产生/释放，包括环氧脂肪酸（EET），这些物质反过来可以调节星形胶质细胞和血管细胞中的BK通道，进一步促进血管张力的调节。TRPC1，瞬时受体电位标准-1。

与K相关⁺信令和NVC机制是K⁺星形胶质细胞清除钾的缓冲/虹吸机制⁺在神经元活动期间从突触中分离出来，并将其重新分配到K值较低的区域⁺防止神经元持续去极化引起神经元过度兴奋的浓度，如胶质血管间隙(96). 然而，来自视网膜的证据表明，这种被动机制并不成立，因为Müller细胞的直接去极化不会诱导K_红外-K的介导外排⁺在胶质血管间隙或引起扩张(118). 然而，替代性介体，如其他类别的K⁺通道，可能是K的基础⁺有助于NVC的缓冲/虹吸机制。此外，在最近的一项研究中，Nedergaard的小组(158)显示神经元刺激激活Na⁺/K（K）⁺泵。钠的活化⁺/K（K）⁺泵将导致星形细胞膜的超极化，从而促进K的流入⁺到K_红外突触周围星形细胞突起上的通道。此外，上游事件（例如Na的激活⁺-钙²⁺交换器和/或G蛋白偶联受体）触发星形细胞Ca增加²⁺将激活BK(62)或末端足部的其他钾通道，从而有助于血管舒张和钾的清除⁺来自突触（K⁺缓冲）。因此，我们建议K⁺重新审视虹吸假说及其对NVC的贡献，牢记大脑区域的变化以及其他类别K的贡献⁺突触和胶质血管间隙的通道。

CA是脑小动脉的关键生理机制，可确保在大范围的全身压力（50–150 mmHg）下持续灌注(17,28). 众所周知，CA至少涉及三个主要成分：肌源性、神经源性和代谢性。在CA的肌源性成分中，脑小动脉跨壁压力增加通过多种机制增加血管阻力，包括激活L型钙通道、膜电位(V（V）_米)去极化，血管收缩剂（如20-HETE）在1,4,5-三磷酸肌醇和二酰甘油活化下游的生成增加(81,151). 20-HETE通过抑制BK通道诱导VSMC收缩V（V）_米钙通道的去极化和开放(80). 在脑循环中，血管平滑肌细胞可以产生AA代谢物20-HETE(65)和内皮(124). Faraci等人的工作(52)证明内皮损伤后，自身调节反应持续存在，进一步支持CA的肌源性成分。虽然已经发现了许多关于脑血管肌源性收缩的研究，但对代谢和神经源性途径的作用了解较少。更少的研究涉及脑实质内细胞（例如星形胶质细胞）对CA期间小动脉张力调节的潜在机制。

在NVU错综复杂的结构排列中，VSMC位于两种截然不同的细胞类型之间，内皮细胞位于管腔侧，星形胶质细胞位于胚泡侧。文献表明，许多允许EC-VSMC相互作用的内皮血管活性途径（例如AA代谢物、NO、EET、腺苷、K⁺) (53,54)也存在于星形胶质细胞中，因此可能参与星形胶质细胞-VSMC相互作用和血管张力的调节(图1). 尽管目前是推测性的，但这种结构安排的一个原因可能是需要将脑血容量保持在生理水平内。由于大脑被封闭在一个没有扩张空间的封闭颅骨中，星形胶质细胞可能作为一个附加系统参与CBF的控制，以防止大脑体积过度膨胀。他们还可能参与必要的信令（除NVC/FH外）(148)以保持血管张力水平，以便对所需区域进行最佳灌注。因此，星形胶质细胞可能是神经元活动和基础CBF程度的持续监测者。虽然星形胶质细胞对NVC和FH诱导的CBF增加的贡献已有很好的记录，但对于星形胶质细胞是否对静止的CBF有贡献则知之甚少。星形胶质细胞扩张和收缩小动脉的能力支持这一观点，因为它们与活动神经元的密切接触使它们处于调节局部血管张力的理想位置。因此，星形胶质细胞也可能是CA机制的关键贡献者(82). 然而，关键问题仍然没有答案，特别是星形胶质细胞和神经元是否有能力感知灌注/能量供应中的自我调节介导的调节，从而参与NVU的双向通信。

对空心脑小动脉进行的研究表明，无论是否存在功能性内皮，实质小动脉中的流量/压力都会增加，从而导致血管收缩(19,20,70). 虽然这种压力/流量诱导反应的很大一部分是由VSMC的固有特性介导的，但活化星形胶质细胞释放的信号也可能有助于收缩。如前所述，脑实质血管的腔外表面几乎完全被星形细胞的足突覆盖(92,141)；这些特殊结构是独特的，因为它们表达一个独特的通道亚群，包括BK、水通道蛋白-4和香草醛亚科最近表征的瞬时受体电位通道TRPV4。使用大脑切片，Mulligan和MacVicar(121)表明通过钙的去壳化刺激星形细胞²⁺（在没有神经元刺激的情况下）诱导实质小动脉血管收缩。这一观察提供了证据，证明除了在神经元活动增加期间促进NVC外，星形胶质细胞还可能能够收缩小动脉，这种反应在灌注压力增加的情况下可能对大脑有用。重要的是，所提到的一些通道的锚定也依赖于机械感觉蛋白的存在，如整合素(40). 星形细胞末梢足中特异蛋白和通道的极化表达是持续监测和随后调整血管张力的理想方法。虽然缺乏这种机制的证据，但确实有证据表明TRPV4通道激活后会导致细胞内Ca增加²⁺(43)，在星形细胞末端脚中表达。因此，有理由认为，除了肌源性成分外，血管周围细胞发出的信号也可能有助于血管张力的增加，以应对管腔压力和/或流量的增加(79,81,151).

在结构上，TRPV4蛋白由六个跨膜段组成，在段5和段6之间有一个阳离子孔(51). 形成功能性TRPV4通道需要四个亚基(51). 最近的研究表明，除了形成同源四聚体外，TRPV4还可以与瞬时受体电位标准-1和瞬时受体电位多囊蛋白-2异构化(43,112). 从功能上讲，这些阳离子通道对钙具有中等选择性²⁺渗透率为5.8–6.9P（P）_钙/P（P）_钠(146,155,160). TRPV4通道被两种化学物质[内源性大麻素类]激活(162)，AA(162)和4-α-佛波酯(5,160,163)]和物理刺激[细胞肿胀(146)，热量(74,163)和机械位移(125)]. 由内皮细胞和星形胶质细胞产生的EET是TRPV4通道的有效内源性激活剂(46,47,130,156,162)；细胞色素P（P）-AA到EET的450环氧酶代谢通过内源性大麻素和细胞肿胀介导TRPV4活化(157,162).

TRPV4通道是血管张力的重要介质。VSMC和EC TRPV4在多个组织中表达，包括主动脉和主动脉外血管以及颈动脉、脑动脉、肠系膜动脉和肺动脉(5,64,97,113,114,156,160,161,165,170). 在VSMC中，EET诱导的TRPV4通道激活通过随后激活BK通道启动VSMC超极化和血管舒张(46,47). 在内皮细胞中，细胞内钙增加²⁺TRPV4激活诱导NO和内皮衍生超极化因子介导的血管舒张(98,144).

在大脑中，TRPV4在神经元和非神经元细胞类型中都有表达，包括星形胶质细胞和小胶质细胞，以及大脑动脉VSMC和EC(12,13,30,46,51,100,113,139). TRPV4通道在双侧大脑动脉VSMC中表达(46)和EC(113)已证明有助于大脑小动脉张力。在星形细胞中，TPRV4通道的表达主要局限于星形细胞末端脚(12,13)其包围脑血管系统，是监测和/或调节血管张力的理想位置。Dunn等人最近的一项研究证明了星形细胞TRPV4通道在调节血管张力中的重要性(44)其中他们显示星形细胞TRPV4通道激活增强了NVC期间的血管舒张。然而，他们表明EET能够诱导TRPV4介导的星形细胞端足Ca的增加²⁺，EET似乎并不介导TRPV4诱导的NVC扩增；相反，该反应是由随后激活的肌醇1,4,5-三磷酸受体诱导的(44).

其他间接证据也表明，TRPV4通道可能在监测和/或调节血管张力方面发挥更全面的作用。Higashimori等人(84)证明了合成EET类似物11-壬氧基-茚-8(Z轴)-烯酸增加了两种钙²⁺星形胶质细胞的振荡频率和BK通道电流。鉴于EET是内源性TRPV4激动剂(46,47,130,156,162)和星形细胞K⁺信号转导是血管张力的重要调节器(62)这些数据支持EET诱导TRPV4通道激活和随后细胞内Ca增加的假说²⁺可能有助于星形胶质细胞K⁺信号传导和脑血管张力的调节。一旦激活，星形细胞TRPV4通道也会与肌醇1,4,5-三磷酸受体结合，以增加钙²⁺正如最近证明的那样(44)提供了TRPV4通道诱导Ca的额外机制²⁺星形胶质细胞中的信号可能参与血管张力的调节。此外，TRPV4通道的激活与NO的产生有关(41,171)，其本身可以引起星形细胞钙的持续增加²⁺(11). 这些数据表明，TRPV4通道也可能通过NO-依赖性信号机制监测和/或调节血管张力。鉴于TRPV4通道在星形细胞末端脚中的战略表达以及对多种信号的响应能力，TRPV4信道是在NVU中调解双向通信方式的理想候选信道。

星形胶质细胞在血管张力控制中的作用已通过一些体内和体外技术得到解决。两者都有各自的优缺点。可以合理地说，体内同步血管和星形胶质细胞记录是理想的，因为该方法提供了一个完整的系统，包括加压和灌注血管，以及周围星形胶质细胞和神经元的完整解剖结构。此外，体内技术还得到了基因工程动物、腺病毒和钙的应用进展的补充²⁺传感器（如GCamP），以及其他刺激方式，如无盖和光遗传学(59,115,138). 尽管这些方法提供了强有力的数据，但令人困惑的局限性在于，成像仅限于大脑表面以下的前几百微米，采集速度通常较慢，并且由于需要使用更高的药物浓度，药理方法受到限制。此外，鉴于麻醉对NVU的成分有深远影响，必须考虑麻醉的使用(10,150). 尽管如此，体内双光子激光扫描显微镜是研究星形胶质细胞与血管相互作用最复杂的工具之一。

在体外方法中，最常用的技术是脑切片模型。切片是一个理想的模型，因为NVU的所有成分都完好无损，可以研究神经细胞到星形胶质细胞到血管的通信。此外，事实上，大脑的任何部分都可以切片，这使得我们可以研究不同脑区的NVC，这可能有助于揭示可能与通常研究区域（即皮层和海马体）不同的未探索机制。在研究未加压和灌注的小动脉时，必须考虑到早期的研究缺乏我们今天所知的一些重要步骤。为此，现在很清楚，要获得生理性血管反应，小动脉必须有张力。后者可以通过向切片灌注血管收缩剂（例如血栓素a）来实现₂受体激动剂U-46619(14,61,62,110,111)或NO合成酶抑制剂(57,173)如前所述，或通过插管和加压小动脉，如之前在切除的脑血管中所做的那样(123). 后一种方法包括在软脑膜表面的小动脉开口端插入插管并灌注小动脉(93,110)达到腔内压力和剪切应力的生理水平(19,151). 鉴于这种方法允许脑小动脉形成肌源性张力，脑切片中的小动脉插管是研究脑内NVC潜在细胞机制的理想方法。

除了血管张力外，组织O的作用和影响₂NVC的紧张局势已经引起争论，显然值得进一步考虑。对脑切片进行了广泛的研究，以优化组织存活数小时的条件(18,32,75). 用含95%O气体的碳酸氢盐缓冲人工脑脊液（aCSF）灌注脑片₂-5%一氧化碳₂明显有助于延长组织活力(83,135). 然而，尽管这些解决方案已经成功地对神经元和星形胶质细胞进行了电生理和成像记录，但仍需要进一步研究aCSF的成分。例如，大多数研究人员使用的葡萄糖浓度（10–25 mM）超过了实际脑脊液的浓度（～2.5 mM）(140). 此外，使用95%的O₂可能会导致神经元的兴奋性、超氧化物的产生和细胞死亡(34,83). 此外，组织Po个₂水平也可能对血管反应产生深远影响，因为它可能改变胶质-血管界面血管活性激动剂的水平(71). 同样，高O₂水平可能直接影响NO的可用性(99)也会干扰作用于小动脉的血管扩张剂/血管收缩剂比率。因此，未来必须考虑是否需要将脑切片研究（至少对于NVC机制）转换为降低血糖和氧₂接近生理水平而不影响组织活力的浓度。

总之，很明显，NVC由多种信号和条件介导，包括星形胶质细胞释放血管舒张信号。然而，为了更好地理解星形胶质细胞如何调节血管张力的生理学，我们必须首先考虑到这些机制正在研究的条件以及先前研究所引发的问题。因此，在研究NVC时，必须考虑到主要的血管反应高度依赖于血管张力的静息水平₂梯度、麻醉和刺激强度/持续时间/类型。未来关于星形胶质细胞是否参与调节基底血管张力的研究将阐明这些细胞在CA中的作用(82,136).

鉴于对星形胶质细胞和神经元控制血管张力的信号传导方式的大量了解，出现了新的问题。例如，星形胶质细胞向小动脉、小静脉和毛细血管发出信号的功能差异是什么？为此，Peppiatt等人(129)显示去甲肾上腺素引起周细胞收缩和谷氨酸引起的扩张，为毛细血管水平的血流控制提供了证据。因此，鉴于星形胶质细胞和周细胞之间的密切联系，可以推测(16,116)星形胶质细胞诱导的周细胞扩张/收缩也可能有助于毛细血管水平的流量调节。这种机制可以对CBF进行非常严格的监管，而无需涉及上游船舶。脑微循环自身调节多样性的潜力突显出继续研究的必要性，使用一系列先进的方法揭示NVC和CBF自动调节中涉及的复杂细胞信号模式。

披露

作者未声明任何利益冲突，无论是财务还是其他方面。

作者贡献

J.A.F.编制的数字；J.A.F.和J.A.I.起草了手稿；J.A.F.和J.A.I.编辑和修订了手稿；J.A.F.和J.A.I.批准了手稿的最终版本。

致谢

参考文献