為了享受早晨的咖啡和新鮮出爐的餅干的香味，或感知到東西燒焦的警告氣味，大腦需要兩種類型的細胞---神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞---彼此之間的密切配合?，F(xiàn)有研究已表明，在嗅覺或氣味感知過程中，神經(jīng)元發(fā)生了大量的變化，但是星形膠質(zhì)細胞的反應(yīng)是什么，以及它們?nèi)绾螌Ω泄袤w驗做出貢獻仍不清楚。

在一項新的研究中，來自美國貝勒醫(yī)學(xué)院等研究機構(gòu)的研究人員報告了星形膠質(zhì)細胞對嗅覺刺激的反應(yīng)，揭示了一種維持星形膠質(zhì)細胞-神經(jīng)元溝通和處理嗅覺感覺所需的新機制。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2023年6月16日的Science期刊上，論文標題為“Induction of astrocytic Slc22a3 regulates sensory processing through histone serotonylation”。論文通訊作為貝勒醫(yī)學(xué)院癌癥神經(jīng)科學(xué)中心主任Benjamin Deneen博士。

論文第一作者、Deneen實驗室博士后助理Debosmita Sardar博士說，“以前的研究已表明，在活體動物的自然條件下，對大腦的嗅覺刺激首先激活了神經(jīng)元，從而改變了這些神經(jīng)元表達的基因，以便能夠調(diào)解嗅覺感知。在這項新的研究中，我們探究了嗅覺刺激期間神經(jīng)活動后星形膠質(zhì)細胞發(fā)生了什么，并發(fā)現(xiàn)了以前沒有描述過的變化?！?/p>

嗅覺刺激引發(fā)了星形膠質(zhì)細胞表面上的血清素轉(zhuǎn)運體（serotonin transporter）Slc22a3的增加，而Slc22a3介導(dǎo)血清素轉(zhuǎn)運到細胞內(nèi)。Sardar說，“我們在星形膠質(zhì)細胞內(nèi)跟蹤血清素，并驚訝地發(fā)現(xiàn)它進入了細胞核，在那里它與組蛋白結(jié)合，其中組蛋白是附著在DNA上的蛋白，有助于調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細胞中的基因表達。結(jié)合到DNA上的血清素作為一個開關(guān)，控制著基因的表達?！?/p>

有趣的是，血清素調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細胞中參與神經(jīng)遞質(zhì)GABA產(chǎn)生的基因得表達，隨后GABA反饋給神經(jīng)元，調(diào)節(jié)對感官知覺至關(guān)重要的神經(jīng)回路。

Sardar說，“我們發(fā)現(xiàn)星形膠質(zhì)細胞中失去轉(zhuǎn)運體Slc22a3會降低這些細胞中的血清素水平，并導(dǎo)致血清素結(jié)合的DNA發(fā)生改變。反過來，這又減少了參與合成GABA的基因的表達，減少了星形膠質(zhì)細胞的GABA釋放，從而擾亂了嗅覺感知的神經(jīng)回路?！?/p>

圖片來自Science, 2023, doi:10.1126/science.ade0027。

血清素因它對正常大腦功能的貢獻以及參與成癮和抑郁而廣為人知。Sardar說，“在這項新的研究中，我們發(fā)現(xiàn)了血清素在星形膠質(zhì)細胞中的一個新功能。血清素引發(fā)了星形膠質(zhì)細胞基因表達模式的變化，使星形膠質(zhì)細胞成為嗅覺處理的樞紐?！?/p>

Deneen說，“這個項目發(fā)現(xiàn)了星形膠質(zhì)細胞功能的新方面。我們正了解到星形膠質(zhì)細胞是非常可塑的，就像神經(jīng)元一樣，這意味著星形膠質(zhì)細胞可以改變其特性和功能，以應(yīng)對環(huán)境刺激。它們傾聽神經(jīng)元并做出反應(yīng)，它們的雙向交流是感覺處理的核心，最終是動物行為的核心?！保?a >生物谷 Bioon.com）

參考資料：

1. Debosmita Sardar et al. Induction of astrocytic Slc22a3 regulates sensory processing through histone serotonylation. Science, 2023, doi:10.1126/science.ade0027.

2. Astrocyte processing of serotonin shown to regulate olfactory perception
https:///news/2023-06-astrocyte-serotonin-shown-olfactory-perception.html