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它是大脑的清道夫,能控制炎症,对老年痴呆很重要

 成靖 2020-11-24

摘要

小胶质细胞是中枢神经系统最重要的免疫细胞。

清除死亡的脑细胞

我们经常说,某个游戏或者难题太烧脑了,让大脑细胞死了一大片。你知道脑细胞死后去哪里吗?自然界的死亡物处理不当,可能会造成环境污染和细菌繁衍,大脑中废物的清理也同样重要。大脑中的“清道夫”——小胶质细胞,对大脑的垃圾处理起到了重要作用。

它是大脑的清道夫,能控制炎症,对老年痴呆很重要

图:小胶质细胞像吃豆子一样追逐、吞噬受损的细胞和颗粒。

我们常说的“脑细胞”一般指神经元,这类的脑细胞能接受、传递信息。实际上,脑细胞不只是神经元,还包括神经胶质细胞。神经元在大脑中其实是少数派。胶质细胞的数量是神经元的十倍。胶质细胞分三类:星形胶质细胞、少突胶质细胞和小胶质细胞。

小胶质细胞大约占大脑中胶质细胞的20%,是中枢神经系统最重要的免疫细胞,作用相当于脑和脊髓中的巨噬细胞,是大脑的清道夫。(身体中的巨噬细胞属于免疫细胞的一种,它来自于骨髓中,在体内以固定细胞或游离细胞的形式对细胞残片或病原体进行吞噬和消化,同时激活淋巴球或其他免疫细胞一起抵抗病原体。)

小胶质细胞通过消除凋亡的神经元、修剪没有功能的神经元突触,生产支持神

经元存活的配体来调节大脑

功能,保护神经元和大脑的功能。它是中枢神经系统中的第

一道免疫防线,也是最主要的一道免疫防线。

身体的巨噬细胞会清除体内死亡的细胞和病原体。大脑中的小胶质细胞也会追逐并吞噬受损的细胞和颗粒物。神奇的是,小胶质细胞有一个细胞体。细胞体上有很多分支,帮助它在大脑中移动、并感知哪里有坏死的细胞。

当小胶质细胞感觉到大脑在受到攻击时,它们就会收缩分支并把这些分支拉入细胞体内,成为一个庞大的白细胞,吞噬和消化不需要的物质。它们的形态不是固定不变的。如果大脑受伤,大脑内部的小胶质细胞的形态也会发生变化。Plos One 上发表的一项研究对脑外伤后的脑细胞进行研究。研究人员收集了大脑受伤小鼠的脑组织来研究小胶质细胞,分析观察他们的形状变化。

https://journals./plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0097096

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研究人员发现,脑损伤第一天后,小胶质细胞就开始慢慢变成杆状的细胞。他们还会缩回很多的侧枝,让细胞体长得更长。大脑受伤后,连接到细胞主要分支的数量也会随着时间变化。随着时间流失,小胶质细胞会重新长出分支,到了28天的时候,小胶质细胞会长出很多的分支帮助大脑。

控制炎症,预防阿尔茨海默症

小胶质细胞的功能,可远不止免疫防线这一个功能。2020年《nature》上发表的研究表明,小胶质细胞会控制神经元放电的速度,限制神经元的过度激活。小胶质细胞的消融会放大并同步神经元的活动,导致癫痫发作。大脑中存在的炎症因子,会引发神经退行性病变,如阿尔茨海默症等。小胶质细胞通过影响周围促炎信号,抑制老年痴呆等神经退行性疾病。

https://www./articles/s41586-020-2777-8

通过感知和响应神经元的激活,小胶质细胞可以提供神经元活动的反馈,让大脑对相应活动进行响应,保护大脑免受疾病侵害。此外,小胶质细胞还能通过吞噬和去除不需要的神经元突触来参与大脑神经回路的发育和雕刻。这也意味着,小胶质细胞的异常变化(不再参与或者参与过多,都会引发大脑的病变。

大脑中的毒性蛋白可能引发阿尔茨海默症和大脑功能异常。《Nature》2020年10月2日上发表的另一项研究表示,小胶质细胞不仅参与清除大脑中毒性蛋白的过程,还可以在一定程度上充当人体大脑中神经元的功能,并调节人体稳态。加拿大研究人员2018年发表在《细胞生理学》杂志上的研究表示,小胶质细胞在大脑中有保护作用,通过吞噬大脑中异常或死去的细胞,维持大脑的清洁环境,具有降低阿尔茨海默症发生率的作用。

https://pubmed.ncbi.nlm./33004513/

它是大脑的清道夫,能控制炎症,对老年痴呆很重要

https://www.ncbi.nlm./pmc/articles/PMC5800817/

研究认为,小胶质细胞吞噬细胞的功能,能介导淋巴清除体内循环废物和大脑清除垃圾的过程,延迟阿尔茨海默症的发作。线粒体被认为是细胞的动力源,为细胞活动提供能量。大脑中Aβ毒性蛋白的累积,会破坏线粒体的功能、引发小胶质细胞的凋亡,进一步累积毒性蛋白,加速阿尔茨海默症的病情进度。

南京医科大学2019年发表过一项研究。他们发现小鼠的胶质细胞中的水通道蛋白AQP4基因会协助将水运出或运进大脑,介导清除大脑内的毒性蛋白、提高淋巴功能。研究人员把小鼠额叶皮层的小胶质细胞清除后,发现小鼠脑内毒性蛋白堆积速度明显提高,从而证实了小胶质细胞清除大脑垃圾的功能。也就是说,保持大脑中小胶质细胞的健康和功能正常,有助于维持线粒体的活性和功能,对预防认知症、提高免疫功能都有重要的意义。

https://pubmed.ncbi.nlm./33008458/

https://www.ncbi.nlm./pmc/articles/PMC7468434/

它是大脑的清道夫,能控制炎症,对老年痴呆很重要

未名脑脑说

小胶质细胞是大脑的清道夫,吞噬死亡神经元和不需要的神经元突触。

小胶质细胞的健康有助于维持线粒体的活性和功能,有助于预防认知症、提高免疫功能。

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未名脑脑

专注于大脑认知科学、脑健康和心理健康大众科普。创作团队来自于美国伯克利大学、美国宾州大学,北京大学、清华大学、北京师范大学、首都医科大学等国内外大学硕博。

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公众号:未名脑脑谈阿尔茨海默

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