科學家揭示小膠質細胞通過丘腦網狀核調節清醒狀態的新機制

    近日，發表在《Nature Communications》上的一項題為“Microglia modulate stable wakefulness via the thalamic reticular nucleus in mice”的研究中，來自美國紐約石溪大學的研究團隊揭示了小膠質細胞通過丘腦網狀核調節清醒狀態的新機制。

    小膠質細胞對大腦穩態和免疫很重要，但它們在調節警惕性方面的作用尚不清楚。研究者采用遺傳學、生理學和代謝組學的方法來檢查小膠質細胞參與覺醒和睡眠的調節。小膠質細胞減少通過增加覺醒和非快速眼動(NREM)睡眠之間的過渡來降低小鼠夜間穩定覺醒。代謝組學分析顯示，睡眠-覺醒行為與神經酰胺的日間變化密切相關，而神經酰胺在小膠質細胞缺失的小鼠中消失。神經酰胺優先影響丘腦網狀核(TRN)的小膠質細胞，TRN小膠質細胞的局部缺失也產生類似的覺醒損害。前TRN神經元的化學發生操縱顯示，它們調節清醒和NREM睡眠之間的轉換。小膠質細胞的缺失和神經酰胺的加入都抑制了它們的放電能力。在小膠質細胞缺失的小鼠中，激活前TRN神經元或抑制神經酰胺的產生都能恢復穩定的清醒狀態。這些發現表明，小膠質細胞可以通過神經酰胺信號傳導，通過前TRN神經元調節穩定的清醒狀態。

    小膠質細胞占成人大腦所有細胞的10-15%。它們不僅是抵御中樞神經系統外部/內部免疫挑戰的主要防御手段，而且還參與突觸形成和消除、神經發生以及學習和記憶等方面。小膠質細胞形態和活動表現基于一天中的時間和大腦狀態的不同動態，并且睡眠功能障礙在與異常小膠質細胞活動相關的疾病中很普遍，證明小膠質細胞活動與睡眠/清醒狀態之間存在明顯的相關性。

    為了確定小膠質細胞是否以及如何調節睡眠，研究者通過使白喉毒素受體在小膠質細胞中的條件表達，獲得了小膠質細胞耗竭的小鼠品系。研究發現小膠質細胞耗竭通過增加清醒和非快速眼動睡眠之間的轉換來降低小鼠夜間穩定的清醒。通過代謝篩查和免疫染色方法，研究人員發現腦神經酰胺的晝夜動態與睡眠/覺醒行為高度相關，而這種相關性在小膠質細胞耗盡的小鼠中被消除。丘腦網狀核（TRN）中的小膠質細胞對神經酰胺水平的變化很敏感，小膠質細胞耗竭或添加神經酰胺會降低aTRN神經元活性。

    重要的是，aTRN神經元活動的化學遺傳學抑制促進了對照小鼠清醒和非快速眼動睡眠之間的轉換增加，而小膠質細胞耗竭小鼠中aTRN神經元活動的化學遺傳學激活可以挽救受損的穩定清醒?？傊?，這些發現表明小膠質細胞可以通過神經酰胺信號傳導調節aTRN神經元的活性調控睡眠/清醒狀態。

論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-24915-x
注：此研究成果摘自《Nature Communication》，文章內容不代表本網站觀點和立場，僅供參考。