大脑深处的通路使其在受伤后恢复弹性
在某人遭受中风或创伤性脑损伤后的几天甚至几年里，他们患癫痫的风险会增加。现在，格拉德斯通研究所的研究人员发现，丘脑中被称为星形胶质细胞的星形细胞在使脑损伤的老鼠容易癫痫发作方面发挥了关键作用。
研究小组还分析了人类死后的脑组织，并表明在老鼠身上发现的相同细胞可能在死后被改变丘脑受脑损伤和中风影响的人群。该研究结果发表在该杂志上【科学】转化医学这表明以这些细胞中的蛋白质为目标可以防止脑损伤后的长期损伤。
“与其他脑损伤相比，在脑损伤后，丘脑的研究相对不足大脑区域格莱斯顿大学的副研究员、这项新研究的资深作者珍妮·帕兹博士说。“我希望这只是许多新研究的开始，这些研究表明，这个区域在决定我们如何帮助大脑适应损伤后果方面是多么重要。”
大脑深处的一连串炎症
在中风或创伤性脑损伤，受伤部位的许多细胞几乎立即死亡。炎症细胞和分子开始聚集，清理死细胞和分子碎片。在大脑中心深处远离受伤部位的丘脑中，星形胶质细胞被激活，导致一系列炎症变化。
该团队之前的研究表明，在啮齿动物模型中，丘脑星形胶质细胞的激活是脑损伤的常见后果。然而，星形胶质细胞也扮演着支持神经元的关键角色，包括控制它们的连接并为它们提供营养。
在这项研究中，科学家们想要确定丘脑中星形胶质细胞的激活是否有助于大脑恢复，导致额外的损伤，还是有积极和消极的影响。
“星形胶质细胞对大脑非常重要，你不能仅仅通过去除它们来治疗疾病，”格莱斯顿和加州大学旧金山分校(UCSF)的研究生、这项新研究的第一作者弗朗西斯·赵(Frances Cho)说。“我们需要确定我们是否可以将激活的星形胶质细胞的破坏作用与保护作用分开。”
关注丘脑
Paz, Cho和他们的合作者假设，激活的丘脑星形胶质细胞可能在脑损伤的一些长期症状中起作用，包括癫痫发作和睡眠问题的风险增加。因此，研究小组最初不是研究脑损伤的老鼠，而是在健康的动物身上测试激活丘脑星形胶质细胞的后果。他们发现，仅仅激活丘脑星形胶质细胞就足以引起大脑活动模式的改变，类似于受伤后的情况，并使老鼠容易癫痫发作。
当研究人员随后与加州大学旧金山分校的Anna Molofsky医学博士团队合作，分析活化星形胶质细胞的分子特性时，他们发现这些细胞失去了一种叫做GAT3的蛋白质，这种蛋白质负责调节特定抑制性神经递质分子的水平。结果，邻近的神经元暴露于过多的神经递质中，导致神经元的过度兴奋性和对癫痫的易感性。
加州大学旧金山分校的副教授Paz说:“我们想知道，如果丘脑星形胶质细胞中GAT3的缺失导致了神经元功能障碍，那么提高这种蛋白质的水平能解决问题并恢复神经元的功能吗?”
为了回答这个问题，该团队与加州大学洛杉矶分校的Baljit S. Khakh博士和他的团队合作，他们开发了一种工具来增加星形胶质细胞中特异性的GAT3。值得注意的是，增加丘脑星形胶质细胞中特异性的GAT3水平足以防止星形胶质细胞激活引起的神经元过度兴奋性和癫痫发作风险增加。
接下来，研究小组在脑损伤的老鼠身上测试了结果是否成立。这些小鼠丘脑星形胶质细胞中GAT3水平的增加也降低了癫痫发作的风险和死亡率。
Cho说:“这些激活的星形胶质细胞在许多方面与未激活的星形胶质细胞有很大的不同，所以我们可以精确地指出一个单一的分子变化，我们可以针对它来预防脑损伤的后果，这是令人惊讶的。”
潜在的治疗方法
在死后的脑部活检中很少收集人类丘脑样本。但是，通过与阿姆斯特丹大学的Eleonora Aronica医学博士和她的团队合作，研究人员能够获得少量的死后丘脑样本——三个来自没有已知脑损伤的个体，三个来自中风患者，四个来自创伤性脑损伤患者。
“死后中风和创伤性脑损伤的大脑在丘脑中似乎有较低水平的GAT3星形胶质细胞就像我们在小鼠模型中看到的那样，”Cho说。“我们希望，随着对丘脑的关注越来越多，未来从死后活检中收集丘脑样本将变得更加常规。”
研究人员希望继续收集小鼠和人类的长期数据，以研究脑损伤后丘脑中星形胶质细胞激活的时间过程。
“因为这些丘脑的变化发生在最初的脑损伤帕兹说:“在美国，临床医生可能有一段时间可以进行干预，阻止或扭转这些趋势，并防止癫痫发病风险的增加。”
进一步探索
