突破：首次發現小膠質細胞「蠶食」大腦突觸的全過程

07-01

人類大腦中，可能每10個細胞就有1個小膠質細胞。小膠質細胞是巨噬細胞的表兄弟，它們參與中樞神經系統主動免疫防禦，沖在保護大腦健康發育的第一線。研究人員推測，小膠質細胞也會吞噬腦細胞之間的「溝通橋樑」，突觸，認為這是早期發育神經迴路精鍊的必要步驟。然而，直到現在人們還不曾見過這一現象。

強化突觸

位於羅馬的歐洲分子生物學實驗室（EMBL）Cornelius Gross團隊的Laetitia Weinhard對小鼠大腦開展大規模成像研究，通過與海德堡EMBL Schwab課題組合作，「我們的研究結果表明，小膠質細胞啄食突觸的作用是使突觸變強，而非削弱，」項目領導者Gross說。

熱烈歡迎

研究人員發現，大約半數小膠質細胞與突觸的接觸時間裡，突觸頭都會發出細小的突起（或稱偽足）來迎接小膠質細胞。如圖所示，一個特別引人注目的鏡頭是15個突觸頭都向1隻小膠質細胞伸出了偽足來歡迎它的到來。「我們本想看看小膠質細胞如何清除突觸，結果卻意外地發現大多數時間小膠質細胞都在促進突觸生長，」Laetitia Weinhard解釋道。

原來，當一個神經元末端將神經遞質釋放給兩個相鄰的神經元時，小膠質細胞可以支撐雙突觸的形成，這一過程促進了神經元之間的有效連接。Weinhard說：「表明小膠質細胞廣泛地參與了結構的可塑性，乃至突觸重排誘導，這些是學習和記憶的基礎。」

驚人毅力

人類首次在大腦中觀察到了這一現象，背後是歷時五年的技術開發。在文章發表之前，研究小組嘗試了3種不同的先進成像系統。最後，結合相關光鏡和電鏡（correlative light and electron microscopy，CLEM）以及EMBL開發的片光熒光顯微術（light sheet fluorescence microscopy），終於拍攝到了小膠質細胞「蠶食」突觸的動態視頻。

「神經科學家幻想了多年的願景，卻從未有人真正見過，」Cornelius Gross說。「我們的這項發現為了解小膠質細胞在大腦電路重塑中的作用提供了直接證據。」

未來，他們計劃繼續研究青春期小膠質細胞對大腦發育的影響，尋找精神分裂症和抑鬱症發病的可能聯繫。

原文檢索：Microglia remodel synapses by presynaptic trogocytosis and spine head filopodia induction

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