蛋白质变化星形胶质细胞形状可以保护大脑远离中风

星形胶质细胞星形细胞在大脑中扮演重要的角色在维持血脑屏障,为神经细胞提供营养,去除代谢产品。在50%以上,他们占据了绝大多数的胶质细胞、支持细胞在大脑中,直到最近才被认为是一种多保持神经细胞“粘”在一起。但是,这种观点近年来发生了巨大的变化,尤其是对星形胶质细胞。

星形胶质细胞被认为是目前信号转导中发挥重要作用在大脑中通过辐射分支(称为星形胶质细胞卷须),他们调解神经细胞和血管之间的联系。其他重要的构建模块,发现Ezrin蛋白在星形胶质细胞卷须。这表明Ezrin也很重要对星形胶质细胞功能在大脑的神经系统发育。尽管Ezrin已经被广泛的研究在体外在细胞培养中,到目前为止很少有在活的有机体内研究这种蛋白质在星形胶质细胞的作用。

在最近的一项研究中,“神经再生”海伦莫里森教授领导的研究小组莱布尼兹研究所衰老——李普曼研究所(FLI)在耶拿,德国,现在已经发现Ezrin在大脑发育中所起的作用以及其缺乏如何准备大脑减少损失的压力后,如中风。这项研究最近发表在知名杂志上神经胶质。

在大脑发育中Ezrin又扮演了什么角色?

”从我们自己的研究我们知道,在大脑发育的过程中,发现Ezrin神经元主要在发展中,还发现成人的大脑边缘突起的星形胶质细胞,”莫里森教授的报告。但直到现在,没有全面在活的有机体内其功能的研究对神经系统的重要性。”

作为博士研究项目的一部分,在活的有机体内因此研究在老鼠身上进行,缺乏Ezrin蛋白在神经系统。调查主要集中在大脑皮层。特别关注星形胶质细胞及其卷须为了调查更详细的角色Ezrin在成人大脑发育和大脑功能。

Ezrin缺陷不影响大脑发育

“我们最初很惊讶,老鼠完全正常情况下尽管缺乏Ezrin开发。与野生型小鼠相比,他们还没有显示出明显的赤字在学习或记忆,”斯蒂芬Schacke博士报告,他写道他的博士论文在这个话题。“显然,随着大脑的发育,结构上和功能上相关的蛋白质非常类似于Ezrin接管其缺失的功能,从而抵消损失。“只有当探索新环境并修改后的小鼠显示不同,行为放缓,表明神经信号处理的变化。

Ezrin不足影响谷氨酸代谢和改变星形胶质细胞的形状

组织学方法和蛋白质组分析能够证明缺乏Ezrin改变重要的细胞生物学过程,如谷氨酸代谢。谷氨酸是中枢神经系统最重要的兴奋性神经递质和神经细胞间的信号传输是至关重要的。

控制信号传输的力量,除此之外,谷氨酸的释放,通过的时间,直到神经递质吸收(因此传输结束)。在信号传输中,一个重要的角色是由蛋白质GLAST,直接参与谷氨酸再摄取。在缺乏Ezrin, GLAST的数量增加,它可能加速了谷氨酸的再摄取。因此,信号传输既削弱,缩短。这可能是一个可能的解释的探索性行为较慢,修改后的老鼠。

Ezrin的缺乏也会导致GFAP的upregulation,星形胶质细胞胶质纤维蛋白还发现,负责他们的机械性能、活性、细胞形状。水平的提高GFAP表明,星形胶质细胞进行了形态学改变外表,采取了“被动状态”,这也是出现在脑损伤或疾病。

失去Ezrin能帮助预防中风吗?

在后续的研究中,结果表明:-野生型小鼠相比,星形胶质细胞的变化引发的缺乏Ezrin更好地保护这些老鼠从压力,如缺血性中风,大脑不再是提供足够的血液和氧气由于动脉阻塞。“这些老鼠可以承受中风比野生型的亲戚,因为由于upregulation GLAST,他们已经学会了减轻的危害和毒性神经递质,尤其是谷氨酸,这可能导致刺激过载和神经元死亡,如果剂量过高,”莫里森教授解释道。

“我们的研究因此不仅提供了第一个重要见解Ezrin蛋白对星形胶质细胞功能的重要性在我们的身体,而且还指出了一个可能的方式来达到改善治疗结果中风后如果神经会引起受伤和死亡的神经元谷氨酸引起的过度积累,可以有效地预防。“进一步研究将探索这种可能性。

参考:Schacke年代,柯克帕特里克J, Stocksdale, et al . Ezrin缺陷触发神经胶质原纤维酸性蛋白upregulation和不同的反应性星形胶质细胞表型。神经胶质。2022,70 (12):2309 - 2329。doi:10.1002 / glia.24253

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