在一项新的研究中，剑桥大学医学研究委员会分子生物学实验室的研究人员发现，星形胶质细胞，即包围和支持大脑神经元的“看守”细胞，在昼夜节律(即身体的24小时生物钟)中发挥着比以前理解的更重要的作用。星形胶质细胞以前被认为是唯一支持昼夜节律调节的神经元，但这项新研究指出，它们实际上可以指导这种内部生物钟的节奏，这是第一次它们可以控制哺乳动物的日常行为模式。相关研究成果发表在2019年1月11日的《科学》杂志上，论文标题为“天体图的细胞自主时钟驱动妈妈们的昼夜行为”。
当昼夜节律被打乱时，可能会导致时差和睡眠障碍，还可能导致从精神疾病到痴呆症、糖尿病和癌症等一系列疾病。这项新研究的发现可能为新疗法的发展铺平道路。
昼夜节律因其在维持人体健康方面的作用而广为人知，尽管体内许多不同类型的细胞都有自己的内部时钟，但这些时钟的定时主要由视交叉上核(SCN)控制。视交叉上核是下丘脑中的一个小脑区，它充当负责调节日常行为的主时钟。
在这项新的研究中，显微成像技术用于观察SCN中星形胶质细胞和神经元的详细内部分子钟计时。令人惊讶的是，结果表明，尽管这两种类型的细胞有自己的生物钟，但它们受到不同的调节，并在一天的不同时间被观察到活跃。他们发现，这种微妙的相互作用对于保持整个SCN时钟有规律地运行至关重要。
在做出这一初步发现后，这些研究人员发现，经过基因改造以沉默内部生物钟的小鼠的SCN功能和行为被破坏了，但出乎意料的是，他们发现，仅恢复星形胶质细胞中遗传功能的时钟就可以让这些小鼠调节日常活动。这意味着，即使当星形胶质细胞是动物中唯一具有功能性内部生物钟的细胞时，它们仍然观察小鼠的日常行为模式。当他们将这种行为模式与具有功能性神经元时钟的小鼠进行比较时，他们发现SCN中受调节活动的时间缩短了约1小时，这也反映在小鼠的行为中，这表明星形胶质细胞可以控制动物的行为以适应其自身的细胞特征。
这项研究还揭示了谷氨酸作为大脑和中枢神经系统中的神经递质，作为一种化学信号，将SCN中功能性星形胶质细胞的时间线索传递给无时钟节律的神经元伴侣。该论文的第一作者Marco Brancaccio博士说：“令我们非常惊讶的是，星形胶质细胞在产生传播动物生物钟的定时信号方面与神经元一样高效。我们从以前的研究中了解到，这些细胞在生物钟中发挥作用，但我们当时不知道它们可以重新启动神经元的昼夜节律功能。这为内部生物钟的神经生物学增加了一个新的和意想不到的维度，并为未来研究和开发治疗潜力提出了一些令人兴奋的方式。”
论文作者、剑桥大学医学研究委员会分子生物学实验室的迈克尔哈斯汀斯博士补充道：“这是星形胶质细胞第一次能够实际控制动物行为。这是神经科学领域的重大进展。”
参考文献：Marco Brancaccio等。星形胶质细胞的细胞自主时钟驱动哺乳动物的昼夜行为。科学，2019，doi: 10.1126/
卡拉格林。许多保存生物钟的方法。科学，2019，doi:10.1126/
原标题：科学：揭示大脑星形胶质细胞控制昼夜节律的新作用
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