脑研究的重要机遇：开展胶质细胞调控大脑高级功能的研究.pdf

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1、讲学屯担2012年第57卷第32期：3025—3030《中国科学》杂志社、^^^n^／．scichina．COrncsb．scichina．com、SClENCECHINAPRESS脑研究的重要机遇：开展胶质细胞调控大脑高级功能的研究张遐①②③，熊利泽②，任维③，王伟④，徐林①UniversityofOttawaInstituteofMentalHealthRese~ch，OttawaK1Z7K4，USA②第四军医大学西京医院麻醉科，西安710032；③陕西师范大学现代教学技术教育部重点实验室，西安71006

2、2；④华中科技大学同济医院神经内科，武汉430030；⑤中国科学院昆明动物研究所，昆明650223联系人，E—mail：Xia．Zhang@theroya1．ca；lxu@vip．163．corn2012．06．04收稿，2012—09—03接受’国家自然科学基金委员会(NSFC)和加拿大卫生研究院(CIHR)健康研究合作计划项目(NSFC：81161120536，3081l120427；CIHR：CCI一92221CCI．117962)资助摘要探索大脑奥秘是人类永久的梦想．人类的大脑细胞由神经元和胶质细胞组

3、成．100多关键词年来，占人脑10％的神经元一直被认为是形成学->3记忆、思维决策等大脑高级功能的主体星形胶质细胞脑细胞，而占人脑90％的胶质细胞被认为是仅仅对神经元起支持、营养、保护、清除等作学习记忆睡眠用的配角脑细胞．但近年来对胶质细胞的主要亚细胞群——星形胶质细胞的功能已有崭新突触的认识．本文将讨论近年离体实验显示星形胶质细胞直接调控神经元突触信号传递的结果，长时程抑制分析星形胶质细胞调控睡眠的启示，评述我们最近在Cell发表的星形胶质细胞调控工作记海马忆的在体实验直接证据，并总结其科学意义：我们正处在

4、神经科学研究历史长河中的一个大麻素1型受体重要时刻，即人类刚刚开启探索胶质细胞主控大脑高级功能．2012年3月1日，国际生物科学权威杂志Cell刊100多年来，占人脑2％～10％的神经元【3】一直被认为发了本研究组的一篇研究论文：“Acutecannabinoids是处理信息、形成学习记忆、思维决策等大脑高级功impairworkingmemorythroughastroglialCB1receptor能的主体脑细胞，这可能与人类很早就认识神经元modulationofhippocampalLTD”IlJ．论

5、文发表3天内即的结构及基本功能有关．神经元由分别接收、产生和被Nature引，SciAm，ScienceDaily，BBC，CBS，The传出电信号的树突、胞体及轴突组成．一个神经元的Guardian等几十家科学刊物和媒体采访及评述．截至电信号到达轴突终端时，激活神经递质从突触前膜3月底，全世界已有超过700家科学刊物和媒体报道(即轴突终末的胞膜)释放，神经递质通过突触间隙而了该研究成果，包括《中国El报》、人民网等200多家作用于突触后膜(即另一个神经元树突上的胞膜)上中文媒体．本文将通过归纳总结星形胶质细

6、胞调控神的神经递质受体，使得电信号传递下去．而占人脑经元突触传递、睡眠和学习记忆的研究进展及其科学90％一98％的胶质细胞【3没有突触样结构，也不能像意义，分析探讨该论文引起全世界高度关注的原因．神经元那样产生和传递电信号．胶质细胞主要包括星形胶质细胞(astrocyte或1星形胶质细胞与神经元关系的研究进展astroglialcel1)、小胶质细胞(microglialcel1)及寡突胶人类大脑细胞主要由神经元和胶质细胞组成．质细胞(oligodendroglialcel1)，其中星形胶质细胞数量留磐毒j∞

7、Scii⋯酱三liInzv

8、er)口’【2'57￡局3025c_I口3盯o’l黪《一讲学毂2012年11月第57卷第32期最多，约占人脑体积的50％¨4j．1858年RudolphVir—放的ATP／腺苷可激活突触前膜受体来加强CA3一CA1chow_5】首次命名神经胶质(neuroglia或nerveglue)，并突触的电传递信号Ll引．但是，所有上述证据全部是将其描述为类似胶水功能的胶质(glia=胶质)，从而将从细胞培养或脑片等离体实验中获得的．众所周知，脑黏合为一体．现在看来这样的描述并不准确，这是离

9、体实验结果与活体真实发生的活动尚有较大距离，因为神经胶质并不像胶水一样黏合神经元，而是将即在我们的Cell文章【l】发表之前，人们并不知道星形神经元的胞体、轴突和树突包裹起来，但在19世纪胶质细胞是否可在活体动物中直接调控神经元突触中叶RudolphVirchow的发现已经非常了不起．胶质传递电信号．细胞的最初概念是1873年由GolgiI6]用镀银染色法将这些细胞染出后提出的．随后，一部分形似夜空