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U of R首次发现免疫细胞在睡眠时起着重要的网络

2019-11-03 10:35

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一项最新研究给长期睡眠不足的人敲响警钟:长时间缺觉会使大脑的清理机制过度反应,“蚕食”脑细胞,增加患阿尔茨海默病等神经退行性脑病的风险。一个国际研究团队日前在新一期《神经科学学报》报告说,他们通过动物实验发现,长时间缺觉会促使大脑“清理工”胶质细胞过度活跃,进而对大脑造成损害。如果将大脑比作一张复杂的电路网,神经突触就是线路间的连接点。这张网由胶质细胞进行维护,星形胶质细胞会修剪不必要的突触,改造神经细胞的连接,小胶质细胞则会清理损坏的脑细胞和垃圾。研究人员将实验鼠分组,让它们分别处于睡眠充足、短期缺觉和长时间缺觉的状态。结果发现,睡眠不足会明显增强小鼠大脑中上述两种胶质细胞的活跃程度。研究人员认为,短期看,活跃的胶质细胞可能加速清理有害的细胞碎片、重建“磨损”的神经网络,有益大脑健康;但长期看,清理过度可能损害大脑,增加患阿尔茨海默病等疾病的风险。先前已有研究发现,在阿尔茨海默病及其他神经退行性疾病患者脑部,小胶质细胞长期处于活跃状态。目前尚不清楚补觉能否弥补大脑所受损伤,研究人员计划进一步研究缺觉的影响会持续多久。

大部分人要花人生三分之一的时间做一件事:睡觉。这件事无疑很重要,因此科学家们一直在探究睡眠到底给身体和大脑带来哪些好处,以及缺少睡眠会对大脑健康有什么损害。比如前不久,我们介绍过关于缺觉为什么会导致“智力下降”的两项新研究。最近,纽约罗切斯特大学医学中心的一支研究团队,通过小鼠实验首次发现脑中的免疫细胞在睡眠时起着重要的“网络修护”作用,加强说明了睡眠与大脑健康之间的重要关系,同时有助于我们理解阿尔茨海默病等神经退行性疾病与睡眠障碍的关系。这项研究成果发表在学术期刊《自然》子刊Nature Neuroscience上。

4166.com,这类重要的免疫细胞名为小胶质细胞,它们是脑和脊髓中的卫士。一旦中枢神经系统受伤或感染,它们在接收到炎症信号后会迅速改变形态,采取行动消除感染或吞噬死去的细胞和组织碎片,帮助大脑清除垃圾。

“一直以来,人们假设小胶质细胞的动态变化不太会受到动物行为状态的影响。”Ania Majewska教授是这项研究的主要负责人,她说,“这项研究发现,大脑中调控睡眠/觉醒的信号也会像开关一样作用于免疫系统。”

▲Ania Majewska教授研究组的万圣节

具体来说,研究者关注的信号与去甲肾上腺素有关。当我们睡着时,这种化学物质在大脑中的含量很低;而当去甲肾上腺素增加,它会唤醒神经细胞,让我们醒来,让大脑变得机警。

这种神经递质不仅会作用于神经细胞,也会通过特殊的受体作用于小胶质细胞。研究人员利用先进的活体成像技术,观察小鼠的大脑活动。他们发现,当脑中去甲肾上腺素的含量很高时,小胶质细胞会进入一种类似休眠的状态,无法对局部损伤做出反应。

除了修复损伤,小胶质细胞还有一项重要的能力也与清醒/睡眠状态有关。Majewska教授和其他研究者过去的工作发现,小胶质细胞会对神经网路的连接节点进行精细调节。它们有助于维持突触的健康和功能,还会修剪不再需要的神经连接。而复杂的神经连接网络不断布线和重新布线,是让我们能够学习、记忆、认知和运动的重要基础。

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