呼吸中枢关键成分鉴定

被称为星形胶质细胞的星形细胞不仅仅是大脑中的支持细胞。在一项针对老鼠的新研究中，卡罗林斯卡学院的研究人员证明，老鼠在脑干的呼吸中心也起着关键作用，并释放调节呼吸的炎症分子。研究结果发表在科学杂志上eLife，可以提供重要的线索，呼吸道疾病的原因和突发意外的新生儿产后塌陷(SUPC)。

控制呼吸是生命所必需的。如果对增加的二氧化碳水平没有适当的反应，人们就会出现呼吸障碍、疾病和恐慌。在最坏的情况下，它会导致过早死亡，就像婴儿猝死综合症一样。虽然我们知道呼吸是由脑干在美国，这是如何发生的仍然是个谜。众所周知，有一些控制机制可以使身体对血液中二氧化碳浓度的变化做出反应，从而防止死亡。瑞典卡罗林斯卡学院的Eric Herlenius的研究小组此前已经表明，通常在炎症和发烧时释放的分子前列腺素E2 (PGE2)在高水平的CO2下在脑干中被触发，影响呼吸的模式和特征。该小组现在已经证明，脑干呼吸中心的所谓非神经元星形胶质细胞分泌这种分子。

“星形胶质细胞曾经被视为一种胶水，将大脑中的所有东西固定在适当的位置。那时他们被认为仅仅是管家，提供结构和新陈代谢的支持神经元．然而，新的研究表明，它们参与了包括呼吸在内的几个重要过程，”妇女和儿童健康部门的儿科教授Eric Herlenius说。“我们的研究表明，星形胶质细胞通过影响神经元及其网络活动，在调节呼吸方面发挥着重要作用。”

为了研究星形胶质细胞在呼吸中的作用，研究人员使用了一种内部开发的技术，将小鼠的部分脑干保存在一个特殊的培养皿中。在数周内，神经元和星形胶质细胞继续相互连接，可以传递信号并产生有节奏的运动神经元活动，就像它们在“呼吸”一样。老鼠的星形胶质细胞用荧光分子标记，并含有一种受体，研究人员可以通过刺激来激活它们。虽然大多数星形胶质细胞似乎不参与节奏的生成，但其中一些星形胶质细胞在呼吸中枢形成了自己的功能网络，显示出类似于神经元的节奏活动。这些星形胶质细胞与神经元结合，影响神经元的活动，从而影响呼吸。

“我们知道星形胶质细胞有在灵感之前发出信号的能力，但不知道在星形胶质细胞和神经元之间存在这种联系，”该研究的主要作者戴维·福斯伯格(David Forsberg)说，他是该系的博士生。“我们的假设是，星形胶质细胞在炎症分子PGE2的帮助下调节呼吸过程，并将呼吸与炎症系统联系起来。”

有趣的是，在研究的两个脑干呼吸中枢之间，星形胶质细胞的作用似乎有所不同。在一个,星形胶质细胞激活导致神经元活动增加，而在另一种情况下，神经元活动不受影响。这表明不同类型的星形胶质细胞的存在，以及它们在脑干中的不同分布。

星形胶质细胞的激活也引起了PGE2水平的升高，并削弱了呼吸中心对高浓度CO2的反应，这表明星形胶质细胞变得疲劳。由于PGE2在炎症和发烧时被释放，研究人员认为这些情况会破坏对二氧化碳的正常生理反应，从而导致潜在的危及生命的呼吸问题。

福斯伯格博士说:“我们现在想知道星形胶质细胞疲劳是否可以解释像SUPC这样的现象，当新生儿突然出现呼吸问题时。”“分娩会引发婴儿强烈的应激反应，从而导致PGE2水平升高。这对新生儿有好处，但我们认为这与高浓度的二氧化碳相结合可能是危险的。”