Sensory and cortical activation of distinct glial cell subtypes in the somatosensory thalamus of young rats

doi:10.1111/j.1460-9568.2010.07281.x

.2010年7月；32(1):29-40.

doi:10.1111/j.1460-9568.2010.07281.x。

幼年大鼠体感丘脑不同胶质细胞亚型的感觉和皮层激活

H莱茵尔特·帕里¹, 蒂莫西·古尔德, 文森佐·克鲁内利

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幼年大鼠体感丘脑不同胶质细胞亚型的感觉和皮层激活

H莱茵尔特·帕里等。欧洲神经学杂志. 2010年7月.

免费PMC文章

.2010年7月；32(1):29-40.

doi:10.1111/j.1460-9568.210.07281.x。

作者

H莱茵尔特·帕里¹, 蒂莫西·古尔德, 文森佐·克鲁内利

附属

¹英国伯明翰阿斯顿大学阿斯顿三角区生命与健康科学学院。Parrihr@aston.ac.uk

采购管理信息： 20608967
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摘要

啮齿动物腹叶丘脑接收来自胡须的感觉输入并投射到皮层，从皮层接收相互兴奋性传入。关于VB中丘脑皮质神经元的谷氨酸能输入的特性和功能作用，人们已经知道了很多，但还没有数据表明这些传入如何影响丘脑胶质细胞。在本研究中，我们使用联合电生理记录和细胞内钙（[Ca（2+）]（i））成像来研究神经胶质细胞对突触传入刺激的反应。VB丘脑胶质细胞根据其[Ca（2+）]（i）和对感觉和皮质丘脑刺激的电生理反应可分为两组。一组由星形胶质细胞组成，其S100B染色阳性，优先负载SR101，具有线性电流-电压关系和低输入电阻，没有表现出电压依赖性[Ca（2+）]（i）反应，但表达mGluR5依赖性[Ca（2+）]（i）感觉和/或皮质丘脑兴奋性传入通路刺激后的短暂反应。相比之下，其他胶质细胞组的细胞NG2染色阳性，其特征是输入电阻高，存在电压依赖性[Ca（2+）]（i）升高和电压门控内向电流。在对照条件下，这些细胞中没有突触诱导的[Ca（2+）]（i）升高。这些结果表明，丘脑胶质细胞对突触输入的反应表现出与丘脑皮层神经元不同的特性。由于VB星形胶质细胞可以对突触刺激做出反应，并向邻近神经元发出信号，这种神经胶质细胞组织可能对体感信息的处理和行为状态依赖性丘脑皮质网络活动的调节具有功能意义。

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数字

图1
VB星形胶质细胞对[Ca突触刺激的反应²⁺]_我高程。（A）在Fluo-4AM切片中，在（A）和（b）感官刺激之前和之后拍摄的伪彩色图像（左）。右：上部轨迹显示特征性神经元瞬变[Ca²⁺]_我仰角、底部轨迹（标记为1和2）显示左侧图像（b）中相应圈出的细胞所显示的荧光。感官刺激（1s，50Hz）由黄色条表示。河豚毒素（1μ米)（记录道中的间隙为5分钟）。本实验的一部电影显示为补充电影S1。（B） A中所示的一个星形胶质细胞用Alexa 488酰肼填充电极（左）进行修补，S100B免疫染色阳性（右）。中心图像显示S100B染色。（C）从B所示星形胶质细胞获得的电流记录显示出被动非整流特性（左）。在开圆和实心圆圈指示的点处测量的电流绘制在电流-电压关系图中（右）。（D） 35个星形胶质细胞输入电阻与静息膜电位（Vm）的散点图。

图4
星形细胞[Ca²⁺]_我对突触刺激的反应由mGluR5介导。（A）上图（b）显示了两个红圈星形胶质细胞的荧光随时间变化的轨迹，小写字母对应于图像的时间（上图）。CT刺激时间用红色条表示。（B和C）直方图，显示来自类似实验的集合数据，如A中的感官数据(n个=6）和CT(n个=7）刺激。左边的直方图显示了对对照、MPEP和wash中的输入作出反应的星形胶质细胞数量，右边的直方图则显示了相同实验条件下的荧光值(**P（P）*<0.05, ***P（P）*<0.005). （D）对照组（a）和CT刺激期间（b）拍摄的图像，白色圆圈表示神经元[Ca²⁺]_我高程。在（c）中，红色圆圈标记星形胶质细胞显示[Ca²⁺]_我CT刺激引起的抬高，（d）是应用CHPG后拍摄的图像。来自神经元（N）和星形胶质细胞（a）的荧光迹线以与显示图像的时间相对应的字母显示在右侧。（E）左边的图像显示S100B染色的星形胶质细胞，中间的图像显示mGluR5染色的相同切片，右边的图像显示了mGluR和S100B着色的共同定位，这在星形胶质细胞过程中尤其明显（白色箭头）。（F）在刺激感官输入的实验中拍摄的图像。右侧的痕迹显示了对感官刺激（黄色条）和100μ米红圈星形胶质细胞中的DHPG。在神经元（N）通过贴片电极填充Alexa 488酰肼后，在实验结束时拍摄的单色荧光图像（中心）。右边的图像显示了切片的同一区域，其中填充Alexa的神经元用于在S100B染色后为切片方向提供参考点。单色图像中的黄色圆圈表示突触反应细胞，箭头表示它们与已识别的S100B染色星形胶质细胞对应。虚线框表示最左侧伪彩色图像中的区域。

图2
输入诱导星形胶质细胞钙²⁺高程。（A）单色图像显示星形胶质细胞的位置，这些星形胶质细胞只对感觉（黄色圆圈）或CT（红色圆圈）刺激以及两种突触输入（白色圆圈）作出反应。右侧显示每组一个星形胶质细胞的荧光痕迹示例（CT刺激：红色条；感官刺激：黄色条）。（B）显示类似实验汇集数据的直方图(n个=7）如A.（C）单个斑片状星形胶质细胞充满Fluo 4和[Ca²⁺]_我根据CT和感官刺激监测海拔。星形胶质细胞的三个部分：过程1（P1）、胞体（S）和过程2（P2）的荧光轨迹显示在右边，而CT（红条）和感觉（黄条）刺激引起的电流显示在下面。本实验的一部电影被显示为补充电影S2。（D）柱状图显示了总共60个贴片状星形胶质细胞中对感觉（Sen）和/或CT刺激或对两种传入（灰条）均无反应的星形胶质细胞数量。

图3
丘脑星形胶质细胞的突触输入敏感性。（A）在对感觉（灰色痕迹）和CT（黑色痕迹）传入进行1-s，400-μA刺激后，星形胶质细胞中产生电流。右侧的图显示了该细胞对不同刺激的激发电流振幅（感官反应为黄色，CT反应为红色）。最右边的绘图显示四个单元格的合并数据。（B） [加利福尼亚州²⁺]_我同一星形胶质细胞中感觉（灰色痕迹）和CT（黑色痕迹）激活引起的升高。不同刺激幅度的荧光反应幅度绘制在右侧。最右边的绘图显示四个单元格的合并数据。（C）加载了Fura-2AM的VB切片的伪彩色比率图像。红色圆圈表示细胞对传入激活的响应位置。右侧对应编号的细胞绘制比率的百分比变化图（灰色痕迹表示感官刺激期间的比率，黑色痕迹表示CT刺激期间的比例）。带点的垂直灰色线分别表示200和400μA时传入激活的时间。（D）四个此类实验的总结数据显示星形胶质细胞数量与感官（黄色条）和CT（红色条）刺激的比率变化****P（P）*<0.0005。（E）左侧痕迹显示[Ca²⁺]_我随着感觉（灰色痕迹）和CT（黑色痕迹）通路中刺激次数的增加，三个细胞出现升高。虚线表示刺激的时间。右侧的直方图显示了不同数量刺激对感觉（黄色条）和CT（红色条）传入的汇总数据。

图5
丘脑星形胶质细胞中突触诱发内向电流的特性。（A）星形细胞对CT或感觉（Sen）突触刺激的电流反应（左），以及对两个传入神经同时刺激的电流响应（右，黑色痕迹）。叠加的灰色轨迹是左侧显示的两个响应的算术和。（B） 20μ的影响米CNQX对突触诱导的星形细胞电流的影响。（C）柱状图（右侧）总结了CNQX对感觉电流（黄色条）和CT合法电流（红色条）的影响。（D）在控制条件下（黑色痕迹）和300μ米DHK（灰色痕迹）。红色条表示CT刺激的持续时间。（E）在300μ米DHK灌注（c），以及在DHK（d）存在下同时刺激两个输入的突触。红圈表示应用DHK前星形胶质细胞对刺激有反应，白圈表示仅在DHK存在时对突触刺激有反应。（F）痕迹显示星形胶质细胞1、2和3的荧光随时间的变化（如Eb和Ed中所标记的），图像的时间由相应的字母表示。直方图显示对照组和300μM DHK存在时对感觉和CT输入的突触刺激作出反应的星形胶质细胞数量(n个=9片）(**P（P）*<0.05).

图6
VB NG2+细胞的电生理和形态学特性。（A）通过贴片吸管注入Alexa 488酰肼的细胞图像（左），随后进行NG2染色（中央）。两个标记的共放大（右）表明记录的胶质细胞的NG2+身份。（B）电压阶跃期间NG2+电池中−80 mV的电流，如A所示。电流-电压图（右）在电流轨迹中白色和黑色圆圈指示的时间测量。（C） NG2+细胞的输入电阻（输入R）与静息膜电位（Vm）的关系图，其中每个符号代表不同的细胞。（D）最右边的图像显示S100B（绿色）和NG2（红色）染色的切片（左侧）。缺乏共同定位表明VB中星形胶质细胞和NG2+细胞具有明显的身份。NG2细胞位于上分隔区域，中央图像放大显示。最左边的图像显示了一个放大的下分隔区域，说明星形细胞染色。

图7
VB NG2+细胞中突触诱发内向电流的特性。（A）在同一NG2+细胞（顶部迹线）中由感觉和CT刺激引起的瞬态电流被20μ米CNQX（底部记录道）。（B） NG2+细胞中感觉（黑色）和CT（灰色）诱发电流振幅和上升τ的累积概率分布图。下面的柱状图显示了只对感觉和/或CT刺激表达瞬时内向电流的NG2+细胞数量，以及对任何突触刺激都没有反应的NG2+电池数量。（C） 50Hz突触刺激训练期间NG2+细胞中出现的兴奋性突触后电流直方图。叠加的灰色轨迹是来自其中一个切片的反向诱发神经元电流，用于比较。（D）通过同时进行感官和CT模拟，NG2+细胞去极化。（E）通过应用d日-天冬氨酸。右边的柱状图总结了八个实验的数据。（F） SR101加载切片的图像，白色圆圈显示应用环噻嗪后对CT突触刺激作出反应的细胞位置，与SR101阳性星形胶质细胞的位置不同（星号）。右侧痕迹显示刺激诱发[Ca²⁺]_我在控制条件下和存在环噻嗪（CTZ）时的海拔（100μ米). 最右边的柱状图显示摘要数据。

图8
[加利福尼亚州²⁺]_我NG2+电池的海拔和固有电流特性。（A）通过贴片移液管（标记为Pip）填充Fluo-4的NG2+细胞的单色荧光图像（中心）。当细胞从−80到0 mV去极化时，周围的迹线（a–e）显示不同圆圈过程随时间的荧光。（B）应用于a中所示细胞的电压步进协议，以及过程（B）中测量的荧光变化（中间）。最右边的图显示了A.（C）中所示五个过程的归一化荧光与电压关系。荧光轨迹显示了对控制（中间）和Ca中去极化步骤（顶部）的响应²⁺-自由灌注介质（底部）。（D）在去极化步骤中产生的电流，扩展截面显示快速向内，推测我_纳右侧的三维散点图显示了17个NG2+细胞的瞬态内向电流、输入电阻和膜电位（Vm）之间的关系。

图9
丘脑星形胶质细胞向TC神经元发出信号，而非NG2+细胞。（A）图中显示一个斑贴神经元和一个充满Fluo-4的斑贴星形胶质细胞。（B）顶部轨迹是从A中的星形胶质细胞记录的电压，底部轨迹显示当星形胶质细胞被一系列50Hz刺激去极化时，A中描述的神经元中激发的电流。（C） VB中的NG2+细胞（左）。中间的图像显示了一个神经元，当同一个切片被神经元标记（NeuN）染色时。添加DAPI染色（右）突出显示了VB中NG2+细胞和神经元的紧密联系。（D）来自一个实验的图像，其中NG2+细胞与紧密相连的神经元被拼接。（E）向D（顶部迹线）所示的NG2+电池提供+30 mV的电压步数会引发[Ca²⁺]_我升高（中间迹线），但在D所示同时记录的神经元的膜电位（底部迹线）中未观察到任何影响。

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中的注释

丘脑胶质细胞反应的多样性和特异性（Parri等人的评论）。
奥迪纳特E。奥迪纳特E。欧洲神经病学杂志。2010年7月；32(1):27-8. doi:10.1111/j.1460-9568.2010.7328.x。欧洲神经病学杂志。2010 采购管理信息：20608966 没有可用的摘要。

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