胶质细胞中基因突变与癫痫发作有关
癫痫性抽搐发作时，大脑中的神经元变得过于活跃。不过，美国麻省理工学院的一项新研究表明，一些抽搐可能起因于非神经元细胞的胶质细胞。胶质细胞一直以来被认为在大脑功能中仅仅起到支持作用。
在一项果蝇研究中，研究人员发现胶质细胞发生的一种突变会导致果蝇更容易出现癫痫性抽搐。基因上的这些突变影响到了胶质细胞与神经元之间的通讯，使神经元更加容易兴奋。这种兴奋让果蝇更易于对环境刺激——如温度过高或过低做出反应。
这是首次在活体动物中证实胶质细胞中的基因突变可导致癫痫性抽搐。领导这项研究的MIT生物学教授Troy Littleton表示，消除胶质细胞突变的影响可能是一个很有前景的开发癫痫新疗法的策略。
“从胶质细胞到神经元之间的这种信号途径可能控制了神经元的激发，如果信号途径过于活跃，则神经元会过度激发。任何能够阻止这种过度活跃的办法都可能是潜在的新疗法，”Littleton说。他们的这项新研究在线发表在16号的Neuroscience杂志上。
抽搐的起因
胶质细胞大约占了大脑中总细胞数量的一半，起到许多支持作用，包括缓冲神经元并帮助它们建立彼此间的联系。不过，近年来许多的神经学科学家发现胶质细胞还发挥着更为重要的作用，例如协助神经元之间的通讯。
以往已有研究证实，在癫痫性抽搐发作中胶质细胞也变得异常活跃，但是并不清楚胶质细胞的异常活跃是否导致了抽搐的发生，或者仅仅是对神经元异常活跃的一种反应。这项新的研究表明，胶质细胞确实引发了抽搐。
Melom说：“我们将胶质细胞中的这个基因进行了敲除。很明显，抽搐起源于胶质细胞中的缺陷，而非神经细胞。”
Littleton的实验室利用果蝇作为模式生物研究了神经发育以及突出的形成。为了精确找到与这些过程有关的基因，他们对果蝇的基因组进行突变并筛选具有异常特征的果蝇。大多数的突变发生在神经元中，不过在这项研究中，研究人员发现，在果蝇的胶质细胞中一个叫做zydeco基因的突变导致果蝇在高温下发生抽搐。
对zydeco基因进行进一步的研究发现，它的正常功能是处理胶质细胞内的钙元素，帮助调节不同钙水平下胶质细胞的功能。这是MIT的研究团队首次在果蝇胶质细胞中发现这一现象。
当zydeco基因被沉默后，这种钙处理的能力丢失，导致该在胶质细胞内积累。经由一种未知的过程，这引发附近的神经元变得异常活跃，使得它们很容易对热、冷或震动做出反应。“很显然，它们的神经细胞对许多的环境刺激变得高于兴奋了。”Littleton说。
这是科学家们已经发现的为数不多的胶质细胞活性影响神经元激发的例子之一。
“神经元依然承载了主要的信息，”Littleton说。“它们起着决定性作用。不过胶质细胞某种程度上接受并调节神经元的输出信号。如果这种输出信号被胶质细胞中断，则会导致整个系统的瘫痪。”
兴奋的起源
研究人员目前正在研究胶质细胞钙水平与神经兴奋性之间的关系。有理论认为，过多的钙导致了大量神经递质或神经胶质细胞正常分泌的其他因子的产生。Littleton说，不受调控的分泌则可能导致神经元的异常活跃。
“胶质细胞参与了神经元之间的交流，它们可能通过释放这些控制活性的因子来调节神经元间的交流，”Littleton说。“钙水平的升高可能造成了这样的局面：胶质细胞不再以可控的方式释放这些因子，而是不停地释放。”
在人类大脑中，星形胶质细胞与研究中果蝇的胶质细胞最为相似。这些细胞包围着神经细胞，也是人类大脑中数量最多的胶质细胞类型。人类具有5个版本的zydeco基因，目前还不知道这些细胞是否会表达这5个基因中的一个。
尽管还需要开展进一步的研究，但现有的结果表明防止钙在胶质细胞或星形胶质细胞中的累积可降低神经兴奋性并减少对环境刺激的反应。“还有很长的路要走，但是果蝇研究表明降低胶质细胞钙水平可有效缓和兴奋性。”Littleton说。
以该研究成果开发的药物将不会带来目前癫痫治疗药物常有的副作用。目前MIT的研究者正在寻找联系胶质细胞钙水平与神经异常兴奋的途径中的其他组件，这将有可能带来其他潜在的药物靶标。
