星形胶质细胞纳米级形态在三联突触对Ca2+信号的控制

作者：Audrey Denizot; Misa Arizono; U Valentin Ngerl; Hugues Berry; Erik De Schutter; 杜一星

来源：神经损伤与功能重建, 2022, 17(10): 620.

DOI：10.16780/j.cnki.sjssgncj.2022.10.020

• 钙微区
• 计算神经科学
• 细胞内信号传导
• 纳米形态
• 反应-扩散模拟

星形胶质细胞中的大部分Ca2+活性在空间上仅限于微区，并发生在形成复杂解剖网状结构的细小突起中，即所谓的海绵状结构域。越来越多的文献表明，这些星形细胞Ca2+信号可以影响神经元突触的活动，从而调节通过神经元回路的信息流。局限于获取所涉及的小空间尺度方面存在技术困难，关于星形胶质细胞形态对Ca2+微区活性的作用仍然知之甚少。本研究使用计算机技术和基于最近的超分辨率显微镜数据的细小突起的理想化3D几何形状来研究星形胶质细胞纳米级形态与局部Ca2+活性之间的关联机制。模拟表明，星形细胞突起的纳米形态强有力地塑造了Ca2+信号的时空特性并促进了局部Ca2+活性。该模型预测，这种效应在星形胶质细胞肿胀时会减弱，这是脑部疾病的标志，并在低渗透条件下通过实验证实了这一点。该模型还预测，在重复的神经递质释放事件后，肿胀会阻碍星形胶质细胞的信号传播。总而言之，三联突触中星形胶质细胞的突起与突触前和突触后结构密切接触；本研究强调了星形胶质细胞在纳米尺度上的复杂形态及其在病理条件下的重塑对所谓的三联突触的神经元-星形胶质细胞通讯的影响。