星狀細胞可恢復視交叉上核功能 成為生理時鐘調控新要角

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在大腦中,星狀膠質細胞(astrocytes, 星狀細胞)能夠提供營養物質來支持神經元的活力,釋放特殊因子來促進神經細胞之間訊息傳遞與溝通,並且與微血管形成血腦障壁 (blood-brain barrier),以提供中樞神經系統中穩定而不受干擾之微環境。

近日,由由劍橋大學 M​​RC 分子生物學實驗室(LMB)刊登在《Science》期刊上的一項新研究顯示,星狀細胞竟然也會調控哺乳動物的視交叉上核(suprachiasmatic nucleus, SCN),進而調控其生理時鐘(circadian rhythms, 或稱晝夜節律)。

該研究團隊透過顯微鏡觀察星狀細胞和視交叉上核神經元發現,這二種類型的細胞都有自己的生理時鐘,但它們受到不同的調節,並且在一天中的不同時間被看作是活躍的,該微妙的交互作用,對於保持視交叉上核運作相當重要。

接著,他們將小鼠的 Cry 基因剔除後,發現小鼠的 SCN 功能和行為受到破壞。但更驚人的發現是,在沒有其他能調控生理時鐘的細胞存在時,星狀細胞就能使小鼠能恢復其基因功能時鐘,使其能正常的調節日常活動。他們也進一步將其行為模式與神經細胞生理時鐘運作的小鼠進行比較,然後發現 SCN 中受調節活動時間縮短了大約一個小時。此外,他們更發現星狀細胞能透過麩胺酸(glutamate)訊息傳遞路徑恢復時鐘基因表現和 SCN 神經元的生理時鐘調控功能。

該研究資深作者 Michael Hastings 博士(LMB神經生物學系主任)表示,該研究證實星狀細胞不僅能支持神經細胞,更能控制動物的日常行為,是科學領域的重大進步。

英國倫敦帝國理工學院癡呆症講師和英國癡呆症研究所研究員Marco Brancaccio博士對此表示:「我們從之前的研究中可得知,星狀細胞可能會支持其他調控生理時鐘的神經元,但我們不知道它們能直接重新啟動神經元的生理時鐘功能。該研究為人體生理時鐘的神經生物學增加了一個全新且意想不到的高度,並且為未來的研究和開發治療提出了一些令人興奮的新路徑。」

對於時差、睡眠障礙等生理時鐘失衡的民眾或者因精神疾病、癡呆症、糖尿病和癌症而產生生理時鐘失衡的患者來說,該研究結果提供一個新的解決方案或治療方法。

延伸閱讀:2017 諾貝爾生理醫學獎:掌管晝夜律動的生理時鐘

參考資料:
1. Science 11 Jan 2019: Vol.363, Issue 6423, 187-192.
2. https://www.imperial.ac.uk/news/189766/brains-support-cells-help-mammals-keep/

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