紋狀體星形膠質(zhì)細(xì)胞興奮性突觸的吞噬作用具有環(huán)路特異性的研究

2025年3月13日韓國(guó)腦科學(xué)研究所Hyungju Park團(tuán)隊(duì)在Nature Communications雜志上發(fā)表文章揭示了紋狀體星形膠質(zhì)細(xì)胞興奮性突觸的吞噬作用具有環(huán)路特異性。
 

1、紋狀體星形膠質(zhì)細(xì)胞選擇性吞噬興奮性突觸
研究人員通過(guò)基因工具小鼠結(jié)合病毒工具特異性雙敲除星形膠質(zhì)細(xì)胞MEGF10和MERTK后(簡(jiǎn)稱(chēng)DAPS小鼠），電生理檢測(cè)成年DAPS小鼠背側(cè)紋狀體區(qū)域中型多棘神經(jīng)元膜特性和自發(fā)性抑制性突觸后電流并沒(méi)有發(fā)生變化，但自發(fā)性興奮性突觸后電流頻率顯著增加。免疫熒光實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)DAPS小鼠背側(cè)紋狀體區(qū)域興奮性突觸前結(jié)構(gòu)標(biāo)志物增多，興奮性突觸后結(jié)構(gòu)標(biāo)志物并未出現(xiàn)增多，抑制性突觸后結(jié)構(gòu)標(biāo)志物數(shù)量未出現(xiàn)顯著變化。

圖1、紋狀體星形膠質(zhì)細(xì)胞選擇性吞噬興奮性突觸

2、紋狀體星形膠質(zhì)細(xì)胞選擇性吞噬皮層-紋狀體環(huán)路興奮性突觸背側(cè)紋狀體可接受來(lái)自于皮層、丘腦的興奮性輸入。根據(jù)囊泡型谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白不同亞型在大腦中分布不同（VGLUT1主要分布在皮層，VGLUT2主要分布在丘腦和腦干區(qū)域），因此VGLUT1大致可標(biāo)記皮層興奮性輸入，VGLUT2標(biāo)記丘腦興奮性輸入。DAPS小鼠背側(cè)紋狀體區(qū)域VGLUT1陽(yáng)性興奮性突觸數(shù)量顯著增多，VGLUT2陽(yáng)性興奮性突觸數(shù)量未見(jiàn)顯著變化。使用病毒示蹤劑特異性標(biāo)記皮層、丘腦的興奮性輸入后，DAPS小鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)皮層興奮性輸入吞噬比例減少，對(duì)丘腦的興奮性輸入并不存在變化。進(jìn)一步電生理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)光激活皮層興奮性輸入引起的興奮性突觸后電流延遲出現(xiàn)，激活丘腦的興奮性輸入不存在類(lèi)似的延遲。
 

圖2、紋狀體星形膠質(zhì)細(xì)胞選擇性吞噬皮層-紋狀體環(huán)路興奮性突觸

3、紋狀體星形膠質(zhì)細(xì)胞吞噬作用參與學(xué)習(xí)記憶功能
上述結(jié)果表明紋狀體星形膠質(zhì)細(xì)胞可特異性吞噬興奮性突觸，這可能影響突觸可塑性。為證實(shí)這種可能性，研究人員通過(guò)TBS方案可成功誘導(dǎo)DAPS小鼠紋狀體區(qū)域丘腦興奮性輸入的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)作用，但不能誘導(dǎo)皮層興奮性輸入的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)作用。在轉(zhuǎn)棒學(xué)習(xí)過(guò)程中，DAPS小鼠在早期訓(xùn)練過(guò)程中出現(xiàn)顯著的運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)功能障礙，但在后期訓(xùn)練并未出現(xiàn)。在順序?qū)W習(xí)任務(wù)中DAPS小鼠在早期訓(xùn)練過(guò)程中出現(xiàn)顯著的學(xué)習(xí)記憶功能障礙，但在后期訓(xùn)練并未出現(xiàn)。
 

圖3、紋狀體星形膠質(zhì)細(xì)胞吞噬作用參與學(xué)習(xí)記憶功能

4、總結(jié)
本文發(fā)現(xiàn)紋狀體星形膠質(zhì)細(xì)胞選擇性吞噬皮層-紋狀體環(huán)路興奮性突觸，對(duì)于維持學(xué)習(xí)記憶功能是必需的。
創(chuàng)作聲明：本文是在原英文文獻(xiàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行解讀，存在觀(guān)點(diǎn)偏向性，僅作分享，請(qǐng)參考原文深入學(xué)習(xí)
文獻(xiàn)參考：CKim, Jy., Kim, H., Chung, WS. et al. Selective regulation of corticostriatal synapses by astrocytic phagocytosis. Nat Commun 16, 2504 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-57577-0

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