星形胶质细胞在维持慢波睡眠中起重要作用

奥斯陆大学莱滕中心胶质实验室的研究人员提供的数据进一步支持了星形胶质细胞对确保适当的慢波睡眠很重要。这一非神经元细胞类型对于适当的慢波睡眠至关重要的发现，将指导未来旨在破译睡眠障碍机制和确定新的治疗策略的研究。该研究结果已发表在《自然通讯》杂志上，并被编辑收录在“从大脑到行为”中。

睡眠对我们的生存至关重要。每个人都知道睡眠对我们的最佳健康有多重要，只要记住一个人在一夜没睡好后的感觉有多糟糕。然而，尽管人们已经对睡眠进行了一个多世纪的研究，但睡眠的确切功能和许多睡眠障碍背后的机制仍然是一个谜。

睡眠大多是从神经元的角度进行研究的，这可能是因为缺乏适当的技术来直接监测睡眠中的非神经元细胞。在过去的几十年里，多项研究已经提供了证据，证明星形胶质细胞，一种星形的电不可兴奋的大脑胶质细胞，也可能在睡眠中发挥作用，然而，星形胶质细胞在睡眠中所使用的信号机制基本上是未知的。

由Erlend A. Nagelhus教授领导的奥斯陆大学研究小组，现在由副教授Rune Enger首次证明了星形胶质细胞在自然睡眠期间的活动模式。星形胶质细胞的主要信号通路之一是细胞内钙的增加。研究小组利用基因编码的钙指标和活体双光子显微镜，测量了自然睡眠小鼠皮层星形胶质细胞中的钙信号。作者发现，与清醒时相比，小鼠睡眠时钙信号减弱。然而，在不同的睡眠状态下，这些活动表现出不同的特征。

有趣的是，星形胶质细胞钙活性在睡眠到清醒的转变过程中增加，甚至在从慢波睡眠中醒来时先于神经生理(EEG)和行为(运动)信号。“这是一个了不起的发现，”共同第一作者、神经科学博士候选人劳拉·博贾斯凯特说。“这表明星形胶质细胞可能参与了协调觉醒过程。”

这种睡眠-觉醒状态特异性活动表明星形胶质细胞可能参与了睡眠-觉醒状态的调节。因此，研究人员接下来使用了星形胶质细胞钙信号受损的转基因小鼠，并测量了这是否会影响小鼠的睡眠模式。作者发现，这种操作会扰乱慢波睡眠，而不是快速眼动睡眠。星形胶质细胞钙信号紊乱的小鼠有更多的微觉醒(短唤醒)，并更频繁地从一种睡眠状态转移到另一种睡眠状态(慢波睡眠和中间状态)，这中断了它们的睡眠，降低了睡眠质量。Bojarskaite说:“这意味着星形细胞钙信号对于保持不间断的慢波睡眠非常重要，并有可能防止夜间醒来太频繁。”有趣的是，这些小鼠也有更多的睡眠纺锤波，这是与学习和记忆相关的特定类型的神经元活动的标志。众所周知，过多的睡眠纺锤波与人类的学习障碍和大鼠的不良逃避表现有关。

识别参与慢波睡眠调节的新参与者有助于理解睡眠的机制和功能，并为睡眠障碍提供新的靶点。该小组的下一步可能是研究星形胶质细胞钙信号如何调节慢波睡眠和睡眠纺锤波。

参考: Bojarskaite, L.， Bjørnstad, D. M.， Pettersen, K. H.， Cunen, C.， Hermansen, G. H.， Åbjørsbråten, K. S.， Chambers, A. R.， Sprengel, R.， Vervaeke, K.， Tang, W.， Enger, R. & Nagelhus, E. A.(2020)。星形细胞ca2 +信号在睡眠期间减少，并参与慢波睡眠的调节。自然科学进展，11(1)，3240。https://doi.org/10.1038/s41467-020-17062－2

本文由研究人员提供的资料重新发表奥斯陆大学．注:材料的长度和内容可能经过编辑。如需进一步信息，请联系所引用的来源。