Endothelial cells lining the vessel are purple, red blood cells are red, and neurons are green. Astrocytes are not identified in this image, but would be amongst the greyed background cells.

近日，發(fā)表在eLife雜志上題為“Purinergic regulation of vascular tone in the retrotrapezoid nucleus is specialized to support the drive to breathe”的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)身體其它部位的血管擴(kuò)張時(shí)，腦干中的某些血管卻在收縮。正是這些血管“相反”的行為使我們保持呼吸。

一個(gè)多世紀(jì)以來，醫(yī)生和科學(xué)家們已經(jīng)知道，當(dāng)細(xì)胞的廢物（如二氧化碳）積累起來，血管就會(huì)擴(kuò)張。血管擴(kuò)張使得新鮮的血液能夠流通，帶來氧氣，并沖走酸性的二氧化碳。這一認(rèn)知被認(rèn)為在整個(gè)身體中都是正確的，并且是本科生理課程的標(biāo)準(zhǔn)教條。

一天，在給本科生教學(xué)時(shí)，康涅狄格大學(xué)的生理學(xué)家、該研究的共同通訊作者Dan Mulkey突然意識(shí)到，對腦干的某個(gè)部分來說，這種認(rèn)知可能并不正確。

Mulkey致力于研究腦干中控制呼吸中的一個(gè)小區(qū)域——Retrotrapezoid Nucleus (RTN)。過去的研究表明，RTN神經(jīng)元通過刺激肺部呼吸對血液中升高的二氧化碳水平做出響應(yīng)。。

如果RTN處的血管像身體其它部分的血管一樣，在二氧化碳水平升高時(shí)發(fā)生擴(kuò)張，它會(huì)沖走所有重要的信號(hào)，阻止RNT處的細(xì)胞發(fā)揮它們的作用——驅(qū)動(dòng)我們呼吸。

基于這些考慮，Mulkey及其研究小組開始調(diào)查腦干切片中的血管是如何響應(yīng)二氧化碳的。結(jié)果確實(shí)如他們所料：當(dāng)二氧化碳水平上升時(shí)，RTN的血管會(huì)收縮。此外，研究發(fā)現(xiàn)，皮質(zhì)（大腦中褶皺的頂部）切片的血管在二氧化碳水平升高的情況下是擴(kuò)張的，就像身體的其它部分一樣。

那么，RTN中的血管是如何知道要“與眾不同”的呢？Mulkey猜測，這可能與RTN中的星形膠質(zhì)細(xì)胞有關(guān)。星形膠質(zhì)細(xì)胞可能釋放了ATP。細(xì)胞能夠利用這一小分子來相互傳遞信號(hào)。從而，這些反應(yīng)導(dǎo)致了RTN血管收縮。

后續(xù)研究表明，上述假設(shè)是正確的。RTN中的星形膠質(zhì)細(xì)胞與身體其它部位的星形膠質(zhì)細(xì)胞行為不同。當(dāng)這些腦干星形膠質(zhì)細(xì)胞檢測到高濃度的二氧化碳時(shí)，它們會(huì)釋放ATP，發(fā)信號(hào)給神經(jīng)元和血管。

當(dāng)研究人員人工誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞釋放ATP時(shí)，他們得到了相同的結(jié)果。同時(shí)，將RTN血管直接“泡”在ATP中也能導(dǎo)致它們收縮。此外，阻斷ATP受體抑制了血管響應(yīng)二氧化碳的能力。最后，當(dāng)研究組在活體動(dòng)物中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，他們也得到了相同的結(jié)果。

參考資料：The veins in your brain don't all act the same