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大脑支持细胞在控制昼夜节律中的新作用

2019-01-11 15:19:53 • 来源：

星形胶质细胞，围绕并支持大脑神经元的“护理者”细胞，在昼夜节律中发挥着更为重要的作用，这是人体24小时内部时钟，比以前所理解的要多。

大脑支持细胞在控制昼夜节律中的新作用

今天发表在“ 科学 ”杂志上的医学研究委员会(MRC)资助研究发现，这些星形细胞，以前被认为只是支持调节昼夜节律的神经元，实际上可以引导身体内部时钟的节奏，并且已经首次表明能够控制哺乳动物日常行为的模式。

这项新研究的结果可能为昼夜节律中断时开辟新的治疗方法铺平道路，这可能导致时差和睡眠障碍，并有助于一系列健康状况，从精神疾病到痴呆，糖尿病和癌症。

昼夜节律因其在维持人体健康方面的作用而众所周知，虽然已发现身体上有许多不同类型的细胞都有自己的内部时钟，但这些时钟的时间主要由视交叉上核(SCN)控制，下丘脑中的大脑区域，作为负责调节日常行为的主时钟。

这项由剑桥大学MRC分子生物学实验室(LMB)领导的新研究利用显微成像技术观察了星形胶质细胞和SCN神经元的详细内部分子钟定时。令人惊讶的是，这表明尽管两种类型的细胞都有自己的生物钟，但它们受到不同的调节，并且在一天中的不同时间被看作是活跃的。这种微妙的相互作用被发现对于保持整个SCN发条的关键时刻至关重要。

在最初的发现之后，科学家发现遗传改变的小鼠沉默其内部生物钟显示其SCN功能和行为受到破坏，但出乎意料地发现，单独使用星形胶质细胞恢复基因功能时钟使小鼠能够调节其日常活动。这意味着即使当星形胶质细胞是具有工作内部时钟的动物中的唯一细胞时，仍然观察到小鼠的日常行为模式。当研究人员将这种行为模式与神经细胞钟工作的小鼠进行比较时，他们发现SCN中受调节活动的时间缩短了大约一个小时，这也反映在小鼠行为上，表明星形胶质细胞能够控制动物。行为到他们自己的特定于细胞的调子。

该研究还揭示，谷氨酸是大脑和中枢神经系统中的一种神经递质，它作为化学信号，用于将SCN的工作星形胶质细胞的时间线索传递给无时间的神经元伴侣。

“在动物身上产生和传递昼夜节律定时信号时，星形胶质细胞与神经元一样有效的发现确实令我们感到惊讶，”英国伦敦帝国理工学院痴呆症讲师和英国痴呆症研究所研究员Marco Brancaccio博士说。以前在MRC的LMB进行这项研究的论文。“我们从之前的研究中了解到，这些细胞在昼夜节律钟中起作用，但我们不知道它们可以重新启动神经元的昼夜节律功能。这为昼夜节律的生物钟提供了一个全新且意想不到的维度，并提出了一些令人兴奋的途径未来的研究和开发治疗的潜力。“

“这是第一次证明星形胶质细胞，我们之前忽略的细胞仅仅是支持细胞，实际上可以控制动物行为。这是神经科学领域的重大进步，”Michael Hastings博士补充道。 MRC的LMB神经生物学部门和该论文的高级作者。

MRC神经科学与心理健康负责人Joanna Latimer博士说：“近年来越来越明显的是，通过轮班工作，痴呆症和其他神经疾病对身体内部时钟的破坏会对我们的健康产生危险的影响。这项研究是朝着更好地理解大脑如何在分子和细胞水平上控制这些昼夜节律的重要一步，如果我们要更有效地管理这些条件的影响，这是一项重要的进步。

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