快看!9月第2周神经科学领域有哪些进展?

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这里是神经科学周报,分享每周科研要闻!

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多发性硬化症的免疫机制

多发性硬化症 (MS) 是一种慢性中枢神经系统疾病并伴随局灶性炎症相关的白质和灰质脱髓鞘病变。炎症性脱髓鞘急性期发作后,慢性期可呈现不同的病理状态:“慢性活跃期(缓慢扩大的病灶),在这个期间,病灶以缓慢增大的体积和持续的组织丢失为特点;慢性非活跃期则出现髓鞘再生。

2021年9月8日美国国立卫生研究院国家神经疾病和中风研究所Daniel S. Reich研究团队在Nature杂志上发表文章揭示了通过单细胞核测序技术解析了多发性硬化症顺磁性边缘性炎症病变的分子特征,并发现补体C1q是调控小胶质细胞活化的关键分子。

详细解读:揭秘多发性硬化症铁沉积炎症“黑洞”分子机制—淋巴细胞-胶质细胞免疫轴

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毛细血管相关的小胶质细胞

小胶质细胞是大脑中最为重要的免疫细胞,担负着监测大脑微环境中的变化,一旦出现任何的异常,它就会移动,并向神经元的突触、胞体、郎飞结、树突或血管等伸出细小的分支进行“触诊”,并通过不同的信号通路感知变化。脑毛细血管网络(直径5-10 um)是脉管系统最复杂的组成部分,是氧气、营养物质输送和废物吸收的部位,也是最容易发生结构重塑的血管。

2021年9月6日弗吉尼亚大学医学院Ukpong B. Eyo研究团队揭示了在大脑中存在一类与毛细血管密切连接的小胶质细胞,这群细胞通过嘌呤能受体P2RY12调控血管功能。

详细解读:Nature子刊:小胶质细胞把“脚”伸到血管上,调控血流量

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创伤性脑损伤

创伤性脑损伤 (TBI) 是导致儿童和成人残疾的主要原因,可引起认知功能障碍、感觉处理困难、睡眠困难和癫痫。大多数这些不良后果在 TBI 后数月或数年出现,并且是由间接继发性损伤引起的。由于皮层位于颅骨的下方,是创伤性脑外伤最直接受损的部位,而丘脑成为继发性损伤的主要部位,这可能是因为它与大脑皮层有密切的远距离相互联系。慢性神经炎症在继发性损伤部位很常见。然而,大多数用广泛的抗炎药改善 TBI 认知功能均失败了。

2021年9月10日加州大学Jeanne T. Paz研究团队通过慢性创伤性脑损伤模型发现在皮层丘脑系统中补体C1q表达上调,这种升高与神经元丢失、慢性炎症、睡眠紊乱、癫痫活动出现相关。降低C1q表达后能够有效缓解上述症状。

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可卡因成瘾

多巴胺 (DA) 水平的增加是所有成瘾药物的典型特征,这足以触发适应行为背后的突触可塑性形式。可卡因抑制5-羟色胺转运蛋白 (SERT),阻碍其摄取过程。2021年9月10日日内瓦大学医学院Christian Lüscher研究团队发现敲除5-羟色胺1B受体或SERT Met172敲入小鼠(能够阻止可卡因与SERT结合)促进小鼠可卡因强迫用药行为。西酞普兰促进5-羟色胺后能够降低可卡因强迫行为。

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焦虑症

催产素 (OXT) 因其抗焦虑作用和促进社交奖赏而广为人知。编码神经肽OXT的基因主要位于下丘脑室旁核(PVN)和视上核(SON)的大细胞性神经元中表达,OXT受体的基因广泛表达在隔核、伏隔核和腹侧被盖区区域。

2021年9月6日阿尔伯特爱因斯坦医学院Yunlei Yang研究团队发现慢性激活隔核表达 OXT受体的神经元诱发焦虑样行为。该脑区OXT受体神经元投射到Broca斜角带,激活该神经环路同样引起焦虑样行为。

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标记死亡神经元的荧光探针

帕金森、阿尔兹海默症、亨廷顿病、营养性侧索硬化等神经退行性疾病存在典型的神经元进行性功能紊乱和死亡。尽管染料已被应用于活体观察神经元死亡,但是这些染料在组织中的渗透性存在差异,因此存在定量困难。

2021年9月6日旧金山格莱斯顿研究所Steven Finkbeiner研究团队通过对基因编码的钙离子指示剂进行改造,开发标记死亡细胞的荧光探针GEDI,使之能够定位到细胞溶质中,这样并不会对神经元激活进行响应,但是会对神经元死亡时间引起的钙离子变化响应,实现标记死亡的神经元。

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神经元线粒体障碍

神经元具有高能量需求和有限的再生能力,线粒体完整性破坏会对神经元功能产生不利影响。阿尔茨海默病 (AD)、帕金森病 (PD)、亨廷顿病 (HD) 和肌萎缩侧索硬化症(ALS)等疾病过程中均存在线粒体紊乱。

2021年9月6日凯斯西储大学医学院Xin Qi研究团队通过高通量药物筛选实验发现糖原合成酶激酶3抑制剂CHIR99021通过抑制抑制钙蛋白酶激活,能够修复亨廷顿病中的线粒体功能障碍。

小鼠是具有领地意识的动物,通过尿液划定领地边界。雄性小鼠会攻击外来入侵者,社会等级越高,拥有的领地越大。而雌性小鼠通过检测尿迹识别每个领地的主人,寻找潜在的配偶。在上述行为过程中,均需要海马依赖的空间记忆学习过程和犁鼻器编码的气味信息。

2021年9月6日巴伦西亚大学Vicent Teruel-Martí研究团队发现虚拟环境中空间位置会在 theta 频率范围内诱导犁鼻杏仁核和海马背侧 CA1 之间的同步活动。进一步发现杏仁核-内嗅皮层-海马神经环路介导了上述过程。

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焦虑症

丘脑未定带区参与睡眠、进食、感觉信息处理等功能,最近研究发现其也参与疼痛等负向情绪过程。未定带区是一个高度异质的脑区结构,富集表达GABA能神经元,也会表达生长抑素 (SOM)、钙视网膜蛋白 (CR)、钙结合蛋白、小清蛋白 (PV) 和加压素能神经元。

2021年9月10日巴塞尔大学Kelly R. Tan研究团队揭示了未定带区不同类型的神经元编码不同的焦虑行为信息。光激活SOM能神经元促进焦虑,而光激活CR能神经元或光抑制兴奋性神经元后抗焦虑。