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Neuron | 屠潔/楊帆/王立平揭示星形膠質細胞調控神經環路幹預認知和行為的機制

作者:生物探索
Neuron | 屠潔/楊帆/王立平揭示星形膠質細胞調控神經環路幹預認知和行為的機制

引言

評估和應對威脅在日常生活中至關重要。遺憾的是,許多精神疾病涉及受損的風險評估,影響患者、家庭和社會。這些行為背後的大腦過程還沒有得到很好的了解。

2024年4月19日,中國科學院深圳先進技術研究院屠潔、楊帆及王立平共同通訊(周辛夷與肖倩為共同第一作者)在Neuron 線上發表題為“Astrocyte-mediated regulation of BLAWFS1 neurons alleviates risk-assessment deficits in DISC1-N mice”的研究論文,該研究表明星形膠質細胞介導的BLAWFS1神經元調節減輕了DISC1-N小鼠的風險評估缺陷。該研究開發了一種轉基因小鼠模型(精神分裂症中斷1 [DISC1]-N),在危險環境中具有中斷的回避反應。該研究利用單核RNA測序和路徑clamp偶聯以及實時RT-PCR技術,揭示了基底外側杏仁核(BLA)中一組先前未被描述的以Wolfram綜合征1 (WFS1)表達為标志的谷氨酸能神經元,其活性受鄰近星形膠質細胞調節。

DISC1-N小鼠的這些神經元表現出放電能力下降和與星形膠質細胞的通訊受損。值得注意的是,通過D-絲氨酸作用于BLAWFS1神經元的NMDA受體,這些星形膠質細胞的光遺傳激活恢複了神經元的興奮性,進而改善了DISC1-N小鼠的風險評估行為。該研究結果表明,BLA星形膠質細胞是治療精神障礙風險評估功能障礙的一個有希望的靶點。

Neuron | 屠潔/楊帆/王立平揭示星形膠質細胞調控神經環路幹預認知和行為的機制

當面對潛在的威脅時,動物和人類一樣會進行風險評估,協調大腦和身體功能來産生适應性的行為反應,比如回避精神疾病常常擾亂正常的風險評估,在焦慮、抑郁、雙相情感障礙和自閉症等情況下導緻過度的風險規避,在物質使用障礙、精神分裂症和邊緣型人格障礙中導緻低水準的風險規避表現。在一系列精神疾病中,這些紊亂的神經基礎尚不完全清楚。基底外側杏仁核(BLA)是杏仁核中的關鍵核,被認為在風險評估行為中起着至關重要的作用。然而,研究主要集中在其在主動回避行為中的作用,而對其在風險評估及其後續行為(如回避或接近)中的作用的探索有限。一些研究,包括那些涉及齧齒動物和人類神經成像資料的研究,已經表明BLA參與産生風險評估。然而,BLA調控風險評估過程的确切神經元機制尚不清楚。不同類型的神經細胞,包括星形膠質細胞,在一個特定的大腦區域,經常協同工作,協調特定的功能。盡管如此,星形細胞-神經元通訊在各種精神疾病風險評估幹擾的BLA中的作用仍然未知。

Neuron | 屠潔/楊帆/王立平揭示星形膠質細胞調控神經環路幹預認知和行為的機制

模式圖(Credit: Neuron)

精神分裂症紊亂1 (DISC1)基因與一系列精神疾病有關,包括精神分裂症、雙相情感障礙、重度抑郁症等涉及異常的風險評估行為。盡管對各種表型的DISC1突變動物模型進行了廣泛的研究,包括焦慮樣、抑郁樣、社會行為異常和學習記憶受損,但尚未在任何DISC1模型中直接研究與風險評估異常相關的具體神經機制。該研究開發了一種可誘導的DISC1-N末端片段轉基因小鼠模型,并注意到對不确定威脅的反應受損。本研究确定了BLA星形膠質細胞對表達Wolfram綜合征1 (WFS1)的谷氨酸能神經元亞群的選擇性影響,這對風險評估至關重要。在DISC1-N小鼠中,這些神經元表現出放電減少和與星形膠質細胞的通信受損。BLA星形膠質細胞的激活通過D-絲氨酸作用于N-甲基-天冬氨酸受體(NMDARs),恢複了這些WFS1陽性神經元活性的降低,進而減輕了這些小鼠異常的風險評估行為。該研究揭示了星形細胞-神經元在精神疾病風險檢測中的互相作用,為針對風險評估行為的新型精神健康治療鋪平了道路。

原文連結https://www.cell.com/neuron/abstract/S0896-6273(24)00235-6

責編|探索君

排版|探索君

文章來源|“iNature”

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