神經膠質細胞可能在身體意想不到的部位發揮重要作用

在大腦的劇場中，神經細胞長期以來一直被視為明星，通過其電學和化學性能使心理場景栩栩如生。然而，人腦中的許多細胞演員都是神經膠質細胞，大概是配角和幕後舞台工作人員。

然而，近幾十年來，越來越多的證據表明，神經膠質細胞不僅僅是維持秩序的次要角色。事實上，它們在大腦的許多最重要的行為中扮演著主角，例如記憶、學習和思考。

最新的研究指出了神經膠質細胞故事的一個令人驚訝的新背景：大腦之外。神秘的神經膠質細胞群存在於心臟、脾臟、肺和各種其他器官中。但沒有人知道他們將如何融入劇情。早期跡象表明這個故事將會引人入勝。

關於這些細胞正在做什麼的誘人線索已經出現。例如，神經膠質細胞似乎有助於調節心臟的跳動。脾臟中的神經膠質細胞位於神經細胞和免疫細胞之間，是影響​​健康和壓力之間聯繫的完美位置。神經膠質細胞在肺部的具體作用尚不清楚，但無論它是什麼似乎都很重要，早期實驗表明——沒有肺神經膠質細胞的小鼠會死亡。

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“現在在獨特的器官中發現了這些新的神經膠質細胞群，這一事實有望引發很多靈感，”聖路易斯華盛頓大學的神經生物學家莎拉·阿克曼說。與大多數研究神經膠質細胞的研究人員一樣，阿克曼專注於大腦內部的神經膠質細胞。

她看到了一些針對遙遠神經膠質細胞的新研究的巨大潛力。 “我們將會發現，在所有這些器官中，都有專門的神經膠質細胞支持神經元的功能，同時也支持整體器官的健康。”

一些科學家懷疑，了解大腦外神經膠質細胞的作用可能對人類健康產生重大影響，從而找到更好的方法來治療心髒病、免疫系統問題甚至肺癌。

“如果我們繼續忽視這些細胞，只會讓我們放慢腳步，”舊金山基因泰克公司的神經免疫學家 Tawaun Lucas 說。他最近發現了有關小鼠脾臟中神經膠質細胞的細節。

現在判斷大腦外部神經膠質細胞的重要性還為時過早。也許這些關於神經膠質細胞的研究代表了一個新興的研究領域。或者也許這個謎永遠無法解開。 “它與我們所知道的傳統神經膠質世界之間的聯繫還有待觀察，”香港城市大學的神經學家和神經科學家布魯斯·蘭塞姆（Bruce Ransom）說，他也是該科學雜誌的主編。膠質細胞。

儘管如此，這些新描述的神經膠質細胞群的潛在情節仍然值得關注。 “我們一直在尋找那個小缺口，你可以放大它並看到真正重要的東西，”蘭塞姆說。 “這裡有這種可能性。”

免疫系統遇上神經系統

膠質細胞以膠水命名，膠水是一種粘性物質，其存在的唯一目的是將其他更重要的東西粘在一起。在大腦中，各種神經膠質細胞提供大量支持。稱為星形膠質細胞的神經膠質細胞為神經細胞提供營養。小膠質細胞對抗入侵者。少突膠質細胞用一種稱為髓磷脂的脂肪物質來隔離神經線。但現在人們知道神經膠質細胞也有更奇特的工作，包括改變神經細胞之間傳遞的信號、引導神經細胞的生長以及修剪稱為突觸的神經連接。SN：2015 年 8 月 22 日，第 14 頁18）。

研究人員很好地掌握了大腦外一些神經膠質細胞的作用。例如，腸神經膠質細胞幫助腸道消化食物，而一種稱為雪旺細胞的神經膠質細胞是大腦少突膠質細胞的姐妹，它在周圍神經上傳播髓磷脂，以幫助加速信號傳輸。在皮膚上，專門雪旺細胞啟動痛覺，科學家報導科學2019 年。人們對其他器官中的神經膠質細胞知之甚少，例如引起盧卡斯興趣的脾臟神經膠質細胞。命名這些神經膠質細胞可能很棘手，因為這些細胞有時與多種類型的其他神經膠質細胞有相似之處。目前，這些外來神經膠質細胞通常被歸為兩個包羅萬象的類別之一：非髓鞘雪旺細胞或衛星神經膠質細胞。

盧卡斯最初是斯坦福大學的神經科學家，專注於大腦研究。然後顯微鏡下的一隻老鼠轉移了他的注意力。這隻老鼠經過基因改造，其神經膠質細胞發出綠光。當盧卡斯觀察全身時，他看到全身都有綠色細胞，包括脾臟、淋巴結、腎臟、肝臟和肺部。

他在斯坦福大學的導師神經學家馬里昂·巴克沃爾特很快就被脾臟神經膠質細胞所吸引。 “我開始閱讀有關脾臟的內容，我想，‘這真的很有趣，’”她說。脾臟充滿了免疫細胞。與許多器官一樣，脾臟也含有屬於人體交感神經系統一部分的神經。該控制系統可以放大瞳孔、加快心率並使身體出汗。盧卡斯說，交感神經系統通常被稱為“戰鬥或逃跑系統”，它在受到威脅時會立即採取行動，“無論你的頭部被踢，被老虎追趕，還是在工作中遇到壓力大的事情。”

交感神經系統和免疫系統在脾臟中匯聚，神經膠質細胞在這方面可能特別重要。小鼠實驗揭示脾臟中大而復雜的神經膠質細胞就在發送信息的神經細胞軸突旁邊。巴克沃爾特說，“就在幾微米之外，就有免疫細胞。”研究人員在 2021 年發表的報告中指出，脾臟的神經膠質細胞處於完美的位置，可以在神經系統和免疫系統之間進行溝通。膠質細胞。

通過觀察脾臟中發現的神經膠質細胞內的遺傳指令，盧卡斯和同事表明，脾臟的神經膠質細胞具有講免疫細胞和神經細胞語言的細胞設備：它們可以感知免疫細胞發出的化學信號和它們可以感知神經細胞發出的化學信號。這些細胞如何使用這種機制尚不清楚，但結果表明脾臟神經膠質細胞是重要的溝通者。巴克沃爾特說，在盧卡斯的實驗之前，沒有人對神經膠質細胞的行為有任何線索。

巴克沃爾特說，脾臟中神經膠質細胞、神經細胞和免疫細胞之間溝通的可能性“具有潛在的巨大影響”。壓力和中風等腦損傷會損害免疫系統。例如，中風後，交感神經系統會導致脾臟中稱為 B 淋巴細胞的免疫細胞死亡，這可能導致危險的感染。免疫細胞還在多發性硬化症和類風濕性關節炎等自身免疫性疾病中發揮作用，這些疾病可能會在壓力過大的人身上發作。如果神經膠質細胞影響免疫細胞，也許可以調整它們的行為以防止此類事件的爆發。

迄今為止的研究還處於初步階段。目前尚不清楚這些脾臟神經膠質細胞是否確實在神經系統和免疫系統之間發送信息，如果是的話，這些對話的結果是什麼。巴克沃爾特說，現在就斷言人們脾臟中的神經膠質細胞與自身免疫性疾病有關還為時過早。但這個想法激起了她的興趣。

她說，研究器官中的這些神秘細胞感覺像是一門不同的科學。這比僅僅試圖找到拼圖中缺失的一塊更困難。 “這就像我們剛剛得到了一個拼圖，但拼圖上沒有標籤，盒子上也沒有圖片。”

跳動的心

心中也能找到類似的謎題。

科迪·史密斯（Cody Smith）在印第安納州聖母大學研究神經生物學，他很清楚心臟充滿了神經細胞。人們認為大多數神經細胞附近都有神經膠質細胞，史密斯渴望找到心臟的神經膠質細胞。史密斯與研究生尼娜·基克爾-庫裡一起尋找它們。 “我們真的不知道會發生什麼，”他說。

事實證明，斑馬魚的心臟中有一群神經膠質細胞。這些細胞被命名為心臟連接神經膠質細胞，在斑馬魚發育的早期出現，並繼續擴散並形成薄如蟬翼的細胞。心周圍的網，Smith 和 Kikel-Coury 去年在《公共科學圖書館生物學。

至少在斑馬魚中，這些神經膠質細胞起著重要的作用：它們引導心臟的發育並調節心跳。當研究人員擾亂這些細胞時，魚的心率就會加快。史密斯說，這是一種不尋常的效果。通常，心臟細胞的破壞會導致心率減慢。

通過查看對小鼠和人類心臟細胞中活性基因進行分類的其他數據集，研究人員發現細胞與斑馬魚的心臟神經膠質細胞具有相似的活性基因集合。共享基因表明這些神經膠質細胞可能存在於許多物種的心臟中。史密斯說，這些數據“支持了它們存在於人類體內的觀點”。

一些先天性心髒病的心臟流出通道（血液流向動脈的通道）存在缺陷。這也是這些神經膠質細胞在斑馬魚發育早期首次出現的地方。史密斯說，這些神經膠質細胞可能與人類心髒病有關。 “我們正處於這項工作的早期階段，”他警告說。 “我希望我們能得到更多答案。”

劇情變厚了

對脾臟和大腦神經膠質細胞的研究只是一個開始。其他研究提示，全身器官可能依賴神經膠質細胞。神經膠質細胞有出現在肺部例如，當工作完成時，巴克沃爾特和研究生加布里埃拉·蘇亞雷斯-米爾在老鼠身上發現了。

盧卡斯說，肺神經膠質細胞可能參與毛細血管中的呼吸和氧氣交換，但細節很少。盧卡斯的初步實驗表明，這些神經膠質細胞至關重要：當研究人員使用毒素殺死肺部的神經膠質細胞時，“所有動物都會死亡”。

盧卡斯在目前的工作中正在研究神經膠質細胞在癌症中的潛在作用。盧卡斯說，肺部（以及肝臟和胰腺）的腫瘤有神經附著，神經膠質細胞將自己包裹在這些神經周圍。其他研究人員在實驗室培養皿中發現，雪旺細胞會向癌細胞生長。盧卡斯說，因此，腫瘤附近的神經膠質細胞的行為現在是一個重要的問題。

了解人體的神經膠質細胞並可能利用它們來對抗疾病需要的不僅僅是表面的了解。揭示單個細胞如何使用不同基因集合的技術有望更深入地了解體內的神經膠質細胞。其他基因標記方法提供了一種監測活體動物中這些神秘神經膠質細胞的方法。 “這些工具將使我們能夠從‘好吧，他們就在那裡’轉變為‘他們在做什麼？’ ”華盛頓大學的神經生物學家阿克曼說。

神經膠質生物學家對大腦之外的研究仍處於起步階段。 “這裡有什麼細胞以及它們如何協同工作？”盧卡斯問道。 “我們從一開始。”

阿克曼說，在大腦之外，這些神經膠質細胞處於有利的位置，有可能成為治療的目標。藥物很難到達大腦，因為它隱藏在血腦屏障中。與周圍神經系統的細胞相比，腦細胞的自我修復能力也較差。 “我們或許能夠以比嘗試直接修復大腦或脊髓更有效的方式影響積極的變化，”她說。

現在判斷大腦外部的神經膠質細胞是否與大腦的神經膠質細胞屬於同一個故事還為時過早。香港城市大學的蘭塞姆說，大腦外部的各種神經膠質細胞最終可能都是不同生物學的各個部分，永遠不會合併成與整個神經系統相關的情節。 “我認為這是一項令人興奮且有趣的工作，我認為完全研究它是完全合理的，”他說。目前，尚不清楚神經膠質細胞的故事將把我們帶向何方。