为了享受清晨咖啡和新鲜出炉的饼干的香味，或者感知燃烧的警告气味，大脑需要两种类型的细胞——神经元和星形胶质细胞——彼此密切合作。研究表明，在嗅觉或嗅觉、感知过程中神经元会发生大量变化，但星形胶质细胞的反应是什么以及它们如何促进感官体验仍不清楚。
贝勒医学院和合作机构的研究人员在《科学》杂志上报告了星形胶质细胞对嗅觉刺激的反应，揭示了维持星形胶质细胞-神经元通讯和处理嗅觉所需的新机制。
“先前的研究表明，在活体动物的自然条件下，大脑的嗅觉刺激首先激活神经元，这会改变这些神经元表达的基因，从而能够调节嗅觉，”第一作者、博士后DebosmitaSardar博士说。BenjaminDeneen博士在贝勒的实验室助理。“在这项研究中，我们调查了在嗅觉刺激期间神经活动后星形胶质细胞发生了什么，并发现了以前没有描述过的变化。”
嗅觉刺激引发星形胶质细胞上血清素转运蛋白Slc22a3的增加，从而介导血清素转运到细胞中。“我们跟踪星形胶质细胞内部的血清素，惊讶地发现它会进入细胞核，在那里它与组蛋白结合，组蛋白是附着在有助于调节星形胶质细胞基因表达的DNA上的蛋白质，”Sardar说。“与DNA结合的血清素充当开关，控制基因表达。”
有趣的是，5-羟色胺调节参与神经递质GABA产生的星形胶质细胞基因的表达，然后反馈到神经元调节感官知觉的基础神经回路。
“我们发现星形胶质细胞中丢失转运蛋白Slc22a3会降低细胞中的血清素水平，并导致血清素结合DNA的改变，”Sardar说。“反过来，这减少了参与GABA合成的基因表达，减少了星形胶质细胞GABA的释放，从而扰乱了嗅觉的神经回路。”
血清素以其对正常大脑功能的贡献以及与成瘾和抑郁症有关而闻名。“在这里，我们发现了星形胶质细胞中5-羟色胺的新功能。5-羟色胺触发星形胶质细胞基因表达模式的变化，将星形胶质细胞变成嗅觉处理的中心，”Sardar说。
“这个项目揭示了星形胶质细胞功能的新方面，”贝勒大学神经外科系教授兼RussellJ.博士和MarianK.Blattner教授以及癌症神经科学中心主任Deneen说。他也是该作品的通讯作者。“我们了解到星形胶质细胞具有很强的可塑性，就像神经元一样，这意味着星形胶质细胞可以根据环境刺激改变它们的特性和功能。它们倾听神经元的声音并做出反应，它们的双向交流是感觉处理的核心最终，动物行为。”
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