园艺师都知道,树木只有定期修剪,去掉某些枝条,剩下的才能长得更好。这一规则同样也适合大脑。据美国物理学家组织网近日报道,位于意大利蒙特罗通多的欧洲分子生物实验室(EMBL)科学家发现,大脑中也有一种“园艺师”,叫做小神经胶质细胞,它们能“修剪”神经元之间的连接,形成特定的网络连接。该发现有助于研究神经发育紊乱方面的疾病,如孤独症。论文近日发表在《科学》杂志网站上。
“根据实验显示,大脑要形成正确的网络连接,小神经胶质细胞非常关键。”领导该研究的柯尼利斯·克洛斯说,“它们会‘吃掉’神经元突触(突触是神经元之间的连接),留出空间给那些最有效的连接,让它们变得更强健。”
小神经胶质细胞跟白细胞很像。白细胞能吞掉病原体和细胞残骸,而小神经胶质细胞会在脑受伤时起到同样的作用,吞掉那些已死的和快要死的神经元。克洛斯和同事利用显微镜观察了小鼠的大脑,结果在小神经胶质细胞中发现突触蛋白,这表明小神经胶质细胞吞掉了它们。为了进一步探索小神经胶质细胞的功能,他们引入了一种变异体,能降低小鼠脑发育过程中小神经胶质细胞的数量。
“我们在这些小鼠脑中看到的情况跟某些人类孤独症患者很相似:神经元之间有大量的连接。”克洛斯说,“小神经胶质细胞所造成的变化是神经发育紊乱的主要因素,这些变化改变了大脑网络线路。”
实验所用的小神经胶质细胞限制型变异体只在短期内有效,所以小神经胶质细胞最终还会增加,此后小鼠大脑会建立起正确的连接,但要比正常发育的小鼠建立连接延后。
研究人员表示,目前他们正在研究这种延迟是否会长期存在,是否会影响小鼠的行为以及会影响它们的哪些行为。(生物谷 Bioon.com)
doi:10.1016/j.cell.2005.08.020
PMC:
PMID:
Synaptic Pruning by Microglia Is Necessary for Normal Brain Development
Paolicelli, Rosa C.; Bolasco, Giulia; Pagani, Francesca; Maggi, Laura; Scianni, Maria; Panzanelli, Patrizia; Giustetto, Maurizio; Ferreira, Tiago Alves; Guiducci, Eva; Dumas, Laura; Ragozzino, Davide; Gross, Cornelius T.
Microglia are highly motile phagocytic cells that infiltrate and take up residence in the developing brain, where they are thought to provide a surveillance and scavenging function. However, although microglia have been shown to engulf and clear damaged cellular debris after brain insult, it remains less clear what role microglia play in the uninjured brain. Here, we show that microglia actively engulf synaptic material and play a major role in synaptic pruning during postnatal development in mice. These findings link microglia surveillance to synaptic maturation and suggest that deficits in microglia function may contribute to synaptic abnormalities seen in some neurodevelopmental disorders