中国科学院徐敏/彭婉玲/上海交通大学张思宇发现星形胶质细胞在睡眠-觉醒周期的调节起重要作用

星形胶质细胞在调节睡眠-觉醒行为中起着至关重要的作用，通常认为腺苷信号传导参与其中。

2023年2月7日，中国科学院神经科学研究所徐敏、彭婉玲及上海交通大学张思宇共同通讯在Cell Discovery（IF=38）在线发表题为“Adenosine-independent regulation of the sleep-wake cycle by astrocyte activity”的研究论文，该研究揭示了星形胶质细胞活性对腺苷非依赖性睡眠-觉醒周期的调节作用。该研究表明星形胶质细胞Ca2+活性对睡眠-觉醒行为的调节可以在没有腺苷信号的情况下发生。在基底前脑和脑干这两个已知对睡眠-觉醒调节至关重要的大脑区域，化学遗传诱导的星形胶质细胞Ca2+升高显著调节了睡眠-觉醒周期。

尽管星形胶质细胞Ca2+水平与细胞外腺苷量呈正相关，正如基因编码的腺苷传感器所显示的那样，该研究发现抑制星形胶质细胞Ca2+升高后，腺苷水平没有可检测到的变化，缺乏一种主要的细胞外ATP-腺苷转换酶的转基因小鼠显示出类似的细胞外腺苷水平和星形胶质细胞Ca2+诱导的睡眠调节。此外，星形胶质细胞Ca2+主要依赖于局部神经元活动，导致大脑区域特定的睡眠-觉醒周期调节。因此，神经活动依赖的星形胶质细胞活动可以调节独立于腺苷信号的睡眠-觉醒行为。

星形胶质细胞是大脑中数量最多的细胞类型之一。它们为神经网络提供必要的支持，并积极参与许多大脑功能，包括睡眠-觉醒调节。星形胶质细胞可能多种机制调节睡眠-觉醒周期，其中腺苷信号通常被认为是至关重要的。星形胶质细胞衍生的腺苷，由星形胶质细胞释放的ATP水解产生，被证明可以调节皮层的缓慢振荡和控制睡眠压力的累积。在这些研究中，通过表达由胶质纤维酸性蛋白(GFAP)启动子驱动的囊泡SNARE (dnSNARE)的显性阴性结构域，星形胶质细胞特异性胞吐被抑制。

在dnSNARE小鼠中，星形胶质细胞来源的腺苷参与睡眠-觉醒调节是通过腺苷受体的药理阻断间接验证的，并且没有直接测量细胞外腺苷水平，主要是由于缺乏敏感的工具来测量活动物中的腺苷水平。此外，这些研究中用于实现星形胶质细胞特异性转基因表达的组成型GFAP启动子已被证明对星形胶质细胞非特异性，但也导致神经元中大量的漏表达。这些方法上的担忧提出了一个重要的问题，即星形胶质细胞衍生的腺苷是否在睡眠-觉醒调节中起关键作用。

抑制BF星形胶质细胞Ca2+升高可降低细胞外ATP水平，但不会降低腺苷水平（图源自Cell Discovery ）

细胞外腺苷可来源于ATP水解或平衡核苷转运体(ENT)介导的释放。星形胶质细胞和神经元都参与了这些过程，尽管它们的相对作用尚不清楚。作者最近使用新型GPCR激活(GRAB)腺苷传感器测量了基底前脑（BF）中神经元活动依赖性的快速腺苷释放。结果表明神经元是细胞外腺苷的重要来源，暗示星形胶质细胞衍生的腺苷可能仅占细胞外腺苷的一小部分。这也表明，星形胶质细胞衍生的腺苷可能并不是调节睡眠-觉醒行为的关键因素。

该研究检查了星形胶质细胞活性在增加细胞外腺苷水平和控制睡眠-觉醒周期中的作用。总之，该研究结果有力地表明，大脑多个区域的星形胶质细胞可以独立于腺苷信号通路调节睡眠-觉醒周期。

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https://www.nature.com/articles/s41421-022-00498-9

转自：“iNature”微信公众号

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