神经胶质超驱动触发癫痫发作

癫痫症患者会遭受意外的癫痫发作，影响了大约 1% 的人口。 这些癫痫发作通常涉及重复和过度的神经元放电，其背后的触发因素仍然知之甚少。

现在，东北大学的研究人员使用荧光钙传感器监测星形胶质细胞的活动，发现星形胶质细胞的活动在癫痫神经元过度活跃发作前大约 20 秒开始。 这表明星形胶质细胞在引发癫痫发作、促进神经回路的超驱动方面发挥着重要作用。

该研究结果于 2024 年 4 月 9 日发表在《Glia》杂志上。

星形胶质细胞是非神经元胶质细胞，几乎占据大脑的一半。 它们已被证明可以控制大脑中的局部离子和代谢环境。 然而，由于它们不表现出易于监测的电活动，因此它们在大脑功能中的作用在很大程度上被忽视了。 荧光传感器蛋白正在改变这一点，揭示更多关于星形胶质细胞令人着迷的活动。

“在生理和病理生理情况下，星形胶质细胞似乎在控制神经元活动和突触可塑性的状态方面发挥着决定性作用，”领导这项研究的东北大学超级网络脑生理学实验室的 Ko Matsui 教授说。 “因此，星形胶质细胞可以被认为是癫痫治疗的新治疗靶点。”

星形胶质细胞的活动先于癫痫神经元过度活跃发作。 (A) 随着胞质钙离子的增加，星形胶质细胞对神经元的兴奋作用可能会启动。 这些兴奋作用引起神经元之间的相互兴奋网络，从而导致神经回路振荡。 (B) 星形胶质细胞中的钙早在神经元过度活跃发生前 20 秒就开始上升。 神经元与星形胶质细胞的作用也会被触发，并且神经元和星形胶质细胞的相互作用在整个癫痫发作过程中发生。 ©松井幸

当脑组织与铜等金属接触时，会诱发炎症，导致急性症状性癫痫发作，这种情况每天在小鼠身上发生几次。 松井和他的团队观察了这些事件，他们发现星形胶质细胞的活动可能是神经元过度活跃的触发因素。 星形胶质细胞也可以通过低幅度直流电刺激来激活。 研究人员注意到，这种刺激会引起星形胶质细胞钙的急剧增加，随后会出现癫痫性神经元过度活跃发作。 当使用氟柠檬酸盐阻断星形胶质细胞的代谢活动时，癫痫神经元过度活跃的程度显着降低。 这些都表明星形胶质细胞具有控制神经元活动的潜力。

首席研究研究员 Shun Araki 强调，通过适当的指导，可以利用星形胶质细胞的功能来解决一系列神经系统疾病。 这不仅包括癫痫，还包括潜在地增强超越自然限制的认知能力。

星形胶质细胞过度驱动神经元活动。 (A) 通过低幅度直流 (DC) 刺激导致星形胶质细胞钙的强劲增加。 星形胶质细胞激活后几秒钟，癫痫性神经元过度活跃。 (B) 海马体中的铜植入引起急性症状性癫痫发作。 氟柠檬酸盐优先被星形胶质细胞吸收并抑制其代谢活动。 即使存在氟柠檬酸盐，也观察到癫痫发作； 然而，多动的程度显着降低。 这些结果表明，星形胶质细胞的活动会诱发癫痫性神经元过度活跃。 ©松井幸

出版详情：

标题：星形胶质细胞切换到过度活跃模式

作者：荒木俊、大西一之助、生驹洋子、松井幸

期刊：神经胶质细胞

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