舒適的一呼一吸，星形膠質細胞功不可沒

　　傳統上，我們認為星形膠質細胞（astrocytes）僅僅是健談且活躍的神經元的默默支持者。美國國立衛生研究院在《Nature Communications》發表最新文章，提出證據表明星形膠質細胞也能“說話”。

　　腦內至少一半以上組成細胞是膠質細胞，其中大部分是星形膠質細胞，越來越多證據表明，星形膠質細胞可以像神經元一樣，通過向周圍細胞放電或釋放化學信號（遞質）調控大腦活動。

　　這項新實驗結果顯示，沉默大鼠大腦呼吸中樞內的星形膠質細胞，大鼠的呼吸頻率明顯變慢，與正常大鼠相比，星形膠質細胞失活的大鼠們在跑步機上運動產生疲勞感的時間更早。這都是操縱星形膠質細胞引起呼吸發生改變的直接例證。

　　“幾十年來，我們一直認為呼吸作用完全由大腦神經元控制，沒想到星形膠質細胞也在積極地幫助調控呼吸節奏，”NIH國家神經疾病和中風研究所高級研究員Jeffrey C. Smith博士說。

　　Smith博士實驗室致力于研究大腦呼吸中心“preB?tzinger復合體”神經元如何通過有節奏的放電控制呼吸。在這項研究中，他們與倫敦大學學院Alexander Gourine教授團隊合作，發現這一腦區周邊的星形膠質細胞可通過檢測血二氧化碳水平變化，調節呼吸反應。

　　研究人員對preB?tzinger復合體內的星形膠質細胞釋放遞質的能力進行遺傳修飾，遞質水平減少的大鼠比正常大鼠吸氣和吐氣的頻率低。相反，增強星形膠質細胞的遞質釋放，大鼠靜息時的呼吸率升高，比其他大鼠更經常吐氣。

　　他們還測試了沉默星形膠質細胞如何影響大鼠對氧氣和二氧化碳水平變化的反應。當氧氣水平較低或二氧化碳含量較高時，大鼠呼吸頻率增加，但仍低于正常水平，低氧條件下，沉默星形膠質細胞大鼠的吐氣率也會降低，它們在跑步機上持續奔跑的距離比正常大鼠少一半。

　　呼吸的首要目標是交換二氧化碳和氧氣。“星形膠質細胞能幫助大腦將氣體變換轉化為呼吸作用，”本文一作Shahriar Sheikhbahaei博士說。

　　最后研究小組還發現，星形膠質細胞通過三磷酸腺苷（ATP）與大腦其他細胞進行交流。在正常和低氧情況下，ATP減少也會導致靜息呼吸率和嘆氣率下降。

　　“我們打算沿著這條途徑，繼續了解星形膠質細胞如何幫助正常和疾病大腦控制其他呼吸相關事件，”Smith博士說。