打开APP
userphoto
未登录

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

开通VIP
突触的“别吃我”信号
神经元之间通过突触连接传递的信号,对从学习到决策的大部分大脑功能负责。在大脑发育过程中,受到较少刺激的突触通过一种叫做修剪的过程被清除,而那些受到高度刺激的突触则被保留下来。这提高了大脑对刺激和环境的反应能力。小胶质细胞是大脑的先天免疫细胞,在修剪过程中起着关键作用——它们通过吞噬作用吞噬和消化突触。但决定它们避开哪些突触的机制尚不清楚。Lehrman等人在《Neuron》上写道,他们描述了一个“别吃我”的信号,涉及到一种叫做分化簇47(CD47)的蛋白质,这种蛋白质可以防止小胶质细胞不恰当地修剪突触。



大约十年前,研究表明需要消除的突触向小胶质细胞发出“吃我”的信号。这一信号涉及蛋白C1q和CR3,它们是补体级联的一部分,补体级联是一系列复杂的相互作用,最著名的是激活先天免疫系统的细胞,以消除致病生物和受损细胞。在免疫系统中,“别吃我”信号的作用是限制免疫系统中“吃我”信号的影响,但在大脑发育过程中是否会发生同样的过程尚不清楚。



CD47是一种具有许多免疫功能的细胞表面蛋白,包括对巨噬细胞发出“别吃我”的信号。巨噬细胞是小胶质细胞的姐妹细胞,存在于大脑之外。Lehrman等人分析了CD47是否表达于大脑中与视觉有关的区域——背外侧膝状核(dLGN)。这个区域接收来自于视网膜神经节细胞(RGCs)的输入。作者在小鼠身上证明,在出生5天后,从RGCs到dLGN中其他神经元的突触被高度修剪。


Lehrman和他的同事们发现,CD47在dLGN中的表达水平高于此时大脑其他区域。此外,作为CD47的细胞表面受体的蛋白质SIRP-α在相同的发育阶段由小胶质细胞高度表达。使用超分辨率成像技术,研究人员发现CD47在出生后5天内位于小鼠dLGN中25%的突触中。


接下来,研究小组调查了CD47在这种情况下是否起到“别吃我”的作用。首先,他们测量了基因改造后缺乏CD47的小鼠突触物质的吞噬作用。他们发现,在缺乏CD47的小鼠中,小胶质细胞吸收的RGC输入量比野生型小鼠多。与对照组相比,突变小鼠的修剪水平也更高,在出生10天后,dLGN的突触也更少——这种变化一直持续到成年。作者观察到类似的现象出现在缺乏基因编码SIRP-α的小鼠身上,表明小胶质细胞可能存在CD47-SIRP-α相互作用。


研究人员使用各种体外方法来测试CD47-SIRP-α信号传导是否可以阻止孤立的突触末端(称为突触体)的吞噬作用。这些分析显示缺乏SIRP-α的小胶质细胞比野生型小胶质细胞更有效地吞噬突触体,并且小胶质细胞优先吞噬缺乏CD47的突触体而不是野生型。总之,这些数据表明CD47-SIRP-α信号传导作为“别吃我”的信号,以防止过度的小胶质细胞介导的修剪和突触损失。


阻断或中断对神经元的刺激可以改变许多大脑区域的突触修剪。为了研究突触CD47中依赖活性的变化是否会决定哪些突触被移除,Lehrman等人建立了一种人工竞争试验,他们使用神经毒素河豚毒素(TTX)抑制小鼠一只眼睛的神经活动。他们发现,相对于TTX治疗后的RGCs,来自于活跃控制的眼RGCs的突触输入中的CD47水平更高,这表明CD47要么是被降解了,要么是远离了活跃眼的RGCs的突触。



最后,Lehrman和他的同事们发现,在野生型小鼠中,活跃程度高的小鼠的CD47水平高于活跃程度低的小鼠,而在缺乏CD47的动物中,小胶质细胞对活跃程度低的输入信号没有任何偏好。作者的数据表明,保护性的“别吃我”信号可以防止异常的小胶质细胞吞噬dLGN。


正如Lehrman等人所指出的,免疫系统面临的一个主要挑战是去除死亡的细胞、致病的有机体和有毒分子,而不移除或破坏健康的细胞。这项研究在这方面特别有趣,因为来自突触的“吃我”和“别吃我”信号都作用于小胶质细胞。补体系统和CD47-SIRP-α是单独作用还是相互作用以确保正确的突触被移除或保护仍然是一个悬而未决的问题。这方面对免疫系统中的巨噬细胞也不清楚。


不需要或将要保留的突触将这些信号传递给小胶质细胞的机制仍有待证实 - 特别是,小胶质细胞中CD47和SIRP-α之间的相互作用是限制突触修剪的主要因素尚未直接显示,已经使用体外模型验证。此信号通路的生理相关性也需要进行检查,因为CD47缺陷的小鼠似乎在大脑发育没有重大缺陷。


另一个问题是这些事件是否调节了大脑中的其他先天免疫反应,比如那些与疾病有关的反应。例如,在多发性硬化症中,一种叫做髓磷脂的脂肪物质的鞘会被破坏,而髓磷脂可以隔离神经元。小神经胶质细胞在去除受损的鞘中起着关键作用,使其重新发育;也许“吃我”和“别吃我”的信号可以帮助小神经胶质细胞决定是否应该切除髓磷脂。


突触保护对于正常的大脑发育至关重要。小胶质细胞中“别吃我”信号的鉴定揭示了这种关键发育现象的一个新方面。

本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请点击举报
打开APP,阅读全文并永久保存 查看更多类似文章
猜你喜欢
类似文章
【热】打开小程序,算一算2024你的财运
引领新一轮肿瘤免疫的热潮——CD47,到底是个啥?
【神经科学】星形胶质细胞-33微胶质突触的形成和神经回路的发育
[首藏作品](6629)大脑中确认有一群“接线员”
科学家确定大脑存在“接线员”
抑郁症与大脑免疫细胞减弱有关,而非炎症
打破争议!Cell:健康大脑中存在CD4+T细胞,且影响脑内免疫“哨兵”的发育成熟
更多类似文章 >>
生活服务
热点新闻
分享 收藏 导长图 关注 下载文章
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!

联系客服