髓鞘化是指髓鞘發(fā)展的過(guò)程,似乎電纜線外包裹的絕緣層,它使神經(jīng)亢奮加速沿神經(jīng)纖維傳導(dǎo),并保證傳導(dǎo)的定向性,是嬰兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育必不可少的過(guò)程。
腦部在發(fā)育過(guò)程中,神經(jīng)元會(huì)長(zhǎng)出許多突觸,進(jìn)行信息傳遞。在神經(jīng)元突觸進(jìn)行聯(lián)接的過(guò)程中細(xì)胞膜片,負(fù)責(zé)傳送電壓的軸突會(huì)對(duì)其進(jìn)行髓鞘化,后面的膠質(zhì)細(xì)胞在軸突傳遞信息時(shí)開始生產(chǎn)蠟樣的髓質(zhì)以增強(qiáng)信息傳遞質(zhì)量。為此,神經(jīng)元之間信息傳遞的速率和效率取決于髓,髓鞘發(fā)育不良影響兒童智力。
膠質(zhì)化細(xì)胞可以為神經(jīng)元提供養(yǎng)料并使其髓鞘化。雖然科學(xué)家們已知髓鞘的正確產(chǎn)生須要少突膠質(zhì)細(xì)胞(,OL)的成熟化和軸突-膠質(zhì)溝通,而且不同腦區(qū)OL的生理特點(diǎn)我們還不是很清楚。
有研究顯示少突膠質(zhì)細(xì)胞激動(dòng)性對(duì)軸突的髓鞘化可能具有推動(dòng)作用,然而,有關(guān)少突膠質(zhì)細(xì)胞電流-激活Na離子通道(Nav)和電激動(dòng)性在由成熟轉(zhuǎn)至髓鞘化階段所飾演的角色還存在爭(zhēng)議。
濰坊學(xué)院健康科學(xué)中心細(xì)胞和整合生理學(xué)系等人在《》發(fā)表文章展示了OL的放電特點(diǎn)以及它們?cè)谟|覺腦部的軸突-膠質(zhì)溝通中所飾演的角色。
在出生后發(fā)育至成年初期,前髓鞘OL(Pre-OL)的一個(gè)子群能形成Nav1.2-驅(qū)動(dòng)動(dòng)作電位。易激動(dòng)的pre-OL接收來(lái)自毗鄰神經(jīng)元的甘氨酸輸入因而打動(dòng)Pre-OL棘。使用包含了靶點(diǎn)SCN2A基因的shRNA序列的腺病毒(購(gòu)自賽業(yè)生物)敲除Pre-OL的Nav1.2通道,改變了細(xì)胞形態(tài)并降低了軸突-OL互相作用,影響髓鞘產(chǎn)生。研究結(jié)果表明,Nav1.2驅(qū)動(dòng)的Pre-OL棘是軸突-膠質(zhì)溝通的有機(jī)組成部份,但是它也是OL功能和成熟以推動(dòng)髓鞘產(chǎn)生的必要條件。
少突膠質(zhì)細(xì)胞負(fù)責(zé)生產(chǎn)軸突周圍的層狀髓鞘,這層結(jié)構(gòu)是維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)的神經(jīng)沖動(dòng)和軸突快速傳遞所必需的。
OL譜系細(xì)胞從前驅(qū)階段增殖和分化成熟前往髓鞘產(chǎn)生階段。有人提議OL細(xì)胞激動(dòng)性是推動(dòng)軸突髓鞘化的一個(gè)潛在重要機(jī)制。并且,有關(guān)OL細(xì)胞激動(dòng)性程度仍存在爭(zhēng)議。OL譜系細(xì)胞與神經(jīng)元之間具有一些共同特點(diǎn),包括抒發(fā)功能性電流激活的Na離子通道(Nav)、具有棘生成能力以及存在突觸輸入等。但是細(xì)胞膜片,有關(guān)OL細(xì)胞觸發(fā)動(dòng)作電位(APs)的能力顯示出一個(gè)顯著的尖峰閥值和重復(fù)放電也存在爭(zhēng)議。
研究人員選定小鼠觸覺腦部腦斜方體后側(cè)核(ofthebody,MNTB)作為研究對(duì)象,這兒不同類型的細(xì)胞(神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和OL細(xì)胞)具有顯著形狀、大小和內(nèi)在特點(diǎn),而且含有突觸和高度髓鞘化,其中OL細(xì)胞的特征是小而圓,且電容大于20Pf。
研究人員通過(guò)腦切塊電生理檢查(全細(xì)胞膜片鉗記錄)和免疫組化染色首先確認(rèn)MNTB的OL細(xì)胞子群可以引起動(dòng)作電位(圖1)。
Pre-OL細(xì)胞抒發(fā)2′,3′環(huán)核苷酸乙酸酯化酶()、髓磷脂蛋白脂質(zhì)蛋白和它的同工型DM20-PLP、OL細(xì)胞標(biāo)志物O1,但不抒發(fā)NG2。使用編碼pAV.ExSi-啟動(dòng)子偶聯(lián)eGFP的腺病毒感染MNTB的-GFP+細(xì)胞,證明這些便于激動(dòng)的OL細(xì)胞處于前髓鞘OL階段(圖2)。病毒包裝低至6800元,滿額送積分兌8、X。
在便于激動(dòng)的Pre-OL細(xì)胞中,研究人員發(fā)覺Nav1.2介導(dǎo)的鈉離子電壓驅(qū)動(dòng)了Pre-OL細(xì)胞的動(dòng)作電位。接出來(lái),為了解Nav1.2通道在電生理?xiàng)l件下怎樣使Pre-OL細(xì)胞產(chǎn)生棘。研究人員,首先鑒別Pre-OL細(xì)胞上存在功能性AMPA受體()和絲氨酸鹽介導(dǎo)的電壓。電流鉗記錄顯示,易激動(dòng)的Pre-OL細(xì)胞附近的甘氨酸鹽打動(dòng)了一個(gè)孤僻電壓,雖然在AMPAR封閉劑存在下也非常明顯。并且,額外的鈣離子-可滲透AMPAR拮抗劑(CNQX)的存在則完全制止了這些外向電壓。因而證明,易激動(dòng)Pre-OL細(xì)胞上應(yīng)當(dāng)存在鈣離子-可滲透的和鈣離子-不可滲透的AMPAR。為了進(jìn)一步確認(rèn)氨酸鹽對(duì)pre-OL細(xì)胞去極化和棘產(chǎn)生的作用,研究人員使用CNQX作用細(xì)胞,結(jié)果顯示Pre-OL去極化和棘產(chǎn)生都被抑制了。通過(guò)排查pre-OL的“鄰居們”,研究人員最終證明,神經(jīng)活動(dòng)時(shí)期的軸突所生產(chǎn)的甘氨酸鹽突觸剌激是促Pre-OL成熟的誘因。
Pre-OL對(duì)OL的成熟和髓鞘化是否有影響呢?
對(duì)小鼠Nav1.2,研究人員使用兩種抒發(fā)小發(fā)卡RNA(shRNA)的腺病毒(和)結(jié)合Nav1.2的不同位點(diǎn),以防止任何非特異性影響。與注射空載和正序shRNA的對(duì)照組相比,敲除Nav1.2沒有影響+細(xì)胞數(shù)目,而且卻導(dǎo)致了Pre-OL細(xì)胞顯著的形態(tài)學(xué)和結(jié)構(gòu)變化,比如周圍軸突排列改變等。推測(cè)Nav1.2改變了Pre-OL細(xì)胞向髓鞘化發(fā)展關(guān)鍵時(shí)期的形態(tài)發(fā)育。
過(guò)去十幾年里,人們按照不同發(fā)育階段和不同腦區(qū)論述了一些OL細(xì)胞的不同生理特點(diǎn)和功能。考慮到OL譜系細(xì)胞的異質(zhì)性,這項(xiàng)研究拓展了人們對(duì)觸覺腦部未成熟OL細(xì)胞的生理學(xué)和具體功能的了解,為醫(yī)治髓鞘發(fā)育不良等神經(jīng)障礙找到了新出路。
*本文使用的包含各種引物的腺病毒都來(lái)自賽業(yè)生物()賽業(yè)生物病毒包裝技術(shù)指南與資料,點(diǎn)此獲取
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