根据最近发表在《Science Signaling》上的一项研究,西北医学的科学家们发现了小胶质细胞中的钙信号通道如何调节神经炎症并促进与情感性情绪障碍相关行为的发展。该研究的资深作者、药理学 Magerstadt 教授 Murali Prakriya 博士表示,这些发现表明,抑制小胶质细胞中的 Orai1 钙通道可以调节慢性神经炎症,并可能代表着治疗包括抑郁症和其他神经退行性疾病在内的脑部疾病的潜在治疗靶点。
"这可能为将来针对抑郁样行为或动机行为适应不良变化的治疗干预开辟一些有趣的可能性,而众所周知小胶质细胞在这些行为中起着非常重要的作用。"Prakriya 说,他也是医学过敏与免疫学系的教授,以及西北大学 Robert H. Lurie 综合癌症中心的成员。
小胶质细胞可塑性与钙信号
小胶质细胞是大脑的主要免疫细胞,对损伤和疾病做出反应,在稳态和反应性细胞状态之间转换以调节炎症。然而,支持小胶质细胞可塑性并驱动这些细胞状态转换的潜在机制,一直尚不清楚。
在当前的研究中,Prakriya 的团队旨在研究钙信号在调节小胶质细胞状态转换和神经炎症信号传导中的作用。Prakriya 的团队此前发现,Orai1 介导的钙信号在调节全身的细胞内过程中起着关键作用。
研究方法和关键发现
科学家们结合使用转录组学、代谢组学和体内功能分析技术,在中枢神经系统炎症小鼠模型中研究小胶质细胞。
利用这些技术,他们发现小胶质细胞的状态转换由 Orai1 钙通道支持,并且这些通道控制着与免疫、炎症和细胞代谢相关的促炎基因的表达。
在 Orai1 基因敲除小鼠中,研究人员发现,缺乏 Orai1 的小胶质细胞无法转变为反应性、促炎状态。相反,这些小胶质细胞产生了更多的神经保护和抗炎介质,包括支持神经元存活和生长的 BDNF 蛋白。
"这似乎是一个主要嵌入炎症细胞因子基因表达的途径,并通过调节基因转录发生。"Prakriya 说。
行为影响与治疗前景
使用遗传学方法,科学家们还发现,敲除小鼠小胶质细胞中的 Orai1 减弱了小胶质细胞和星形胶质细胞的反应性,并减少了海马体中促炎细胞因子的产生。
在随后对 Orai1 基因敲除小鼠的行为分析中,科学家们发现这些小鼠没有表现出动机行为的改变,特别是表现出受损的寻求奖赏和回避行为。
"当我们敲除 Orai1 的表达时,不仅炎症通路减弱了,而且事实上,小胶质细胞的细胞状态转变为一种抗炎表型,它们现在分泌促进神经元存活的分子和表达相关基因。这是我们没有预料到的。"Prakriya 说。
这些发现确立了 Orai1 通道作为小胶质细胞状态转换的关键调节因子,并表明 Orai1 可能是以微胶质细胞活化和慢性神经炎症为特征的脑部疾病的潜在治疗靶点。
"我们发现 Orai1 的缺失不仅抑制了促炎反应,还促进了神经营养因子和抗炎介质的产生。炎症介质和关键代谢物的同步变化进一步扩展了我们对 Orai1 在调节小胶质细胞对炎症反应中作用的理解。"该研究的主要作者、生命科学 Driskill 研究生项目学生 Kaitlyn DeMeulenaere 说。(生物谷Bioon.com)
参考文献:
Kaitlyn E. DeMeulenaere et al, Microglial reactivity and neuroinflammation-driven changes in motivational behaviors are regulated by Orai1 calcium channels, Science Signaling (2026). DOI: 10.1126/scisignal.ady8398.