太惊讶!科学家发现胶质祖细胞居然直接吞噬突触,重塑神经环路

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小胶质细胞和星形胶质细胞在出生后第一周内吞噬多余的突触,促进哺乳动物视觉系统的突触精细。少突胶质细胞前体细胞(OPCs)是产生髓鞘化少突胶质的胶质祖细胞。OPC最初出生于胚胎神经管的脑室下区,在那里继续增殖并分化为少突胶质细胞。
虽然随着大脑的成熟,少突胶质细胞的生成率大幅下降,但OPC仍然丰富,并保持其在成人大脑中分化的能力。
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2022年9月28日美国冷泉港实验室Lucas Cheadle研究团队在Nature Neuroscience杂志以Brief Communication形式发现少突胶质细胞前体细胞不仅仅具有形成少突胶质细胞的功能,还具备突触修剪的作用。
出生第三周自于背侧膝状体(dLGN)的丘脑-皮层(TC)输入经历明显的经验依赖性突触精细化的时期,是研究突触修剪得经典模型。研究人员在青春期和成年期少突胶质细胞前体细胞吞噬TC输入突触,并且比小胶质细胞吞噬突触的数量更多,而成熟的少突胶质细胞却不吞噬突触,这就表明少突胶质细胞前体细胞的突触修剪比小胶质细胞更强。
图1:少突胶质细胞祖细胞吞噬突触结构
通过NG2-cre工具小鼠特异性标记少突胶质细胞前体细胞后发现绝大多数OPCs(88.5%)吞噬突触,每个OPCs大约吞噬16.5个突触输入。高通量流式细胞术对25094个OPCs进行分析,发现80%的OPCs中存在突触成分,这些结果有力证实OPCs吞噬突触输入。
与小胶质细胞吞噬突触的机制类似,大量OPC表达吞噬细胞受体LRP1,OPCs胞体内的突触输入与早期吞噬体(EEA1)、晚期吞噬体(Rab7)和吞噬溶酶体(Lamp2)标志物共定位,这些数据表明OPC至少部分通过吞噬机制消化突触。
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图2:视觉信息剥夺影响少突胶质细胞祖细胞吞噬突触结构
将3周龄幼鼠放置于黑暗环境一周,随后暴露在日光环境中,接受光信息输入。这种刺激并不引起小胶质细胞吞噬突触,但可促进OPCs吞噬突触
已有研究表明小胶质细胞促进OPC的增殖和分化。在出生后第三周通过化学抑制剂清除小胶质细胞后,可明显降低OPCs吞噬突触。这些清除小胶质细胞的小鼠在接受视觉信息剥夺后可明显促进OPCs吞噬突触。
本文发现少突胶质前体细胞和神经元相互作用的新方式:发育期少突胶质前体细胞通过吞噬突触重塑神经环路。
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【参考文献】
文章中图片均来自于参考文献
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