新的研究表明，特定類型的腦細(xì)胞在腦損傷后變得活躍，并表現(xiàn)出與神經(jīng)干細(xì)胞相似的特性。星形膠質(zhì)細(xì)胞的可塑性可能與半乳糖凝集素3蛋白的上調(diào)相關(guān)，這可能對發(fā)現(xiàn)其他生物標(biāo)志物有重大貢獻。

研究發(fā)現(xiàn)，一種特定的蛋白質(zhì)可以調(diào)節(jié)這些細(xì)胞，并且可以成為治療的目標(biāo)，并有助于開發(fā)更好的腦損傷治療方案。神經(jīng)元的喪失，隨后導(dǎo)致大腦功能受損，是由神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)作和進展引起的，如中風(fēng)、脊髓損傷和神經(jīng)退行性疾病，如帕金森病、阿爾茨海默病/癡呆癥、漸凍癥和MND。

星形膠質(zhì)細(xì)胞可以在腦損傷后獲得神經(jīng)干細(xì)胞特性

目前有效的治療方案仍需改進。然而，臨床前研究表明，反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞是一種有希望的反應(yīng)，這是一種特定類型的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，與神經(jīng)元一樣是神經(jīng)系統(tǒng)的重要組成部分。小膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞被認(rèn)為是神經(jīng)元的保護者，表現(xiàn)出恢復(fù)細(xì)胞增殖的能力，這是保護受損傷的大腦免受免疫細(xì)胞侵襲的重要機制。^[1]

什么是星形膠質(zhì)細(xì)胞？

星形膠質(zhì)細(xì)胞是大腦和脊髓中的一種神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。它們是人腦中最豐富的細(xì)胞類型，在神經(jīng)系統(tǒng)的功能中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用^[2]。以下是星形膠質(zhì)細(xì)胞的一些關(guān)鍵方面：

• 支持和結(jié)構(gòu)：星形膠質(zhì)細(xì)胞為神經(jīng)元提供結(jié)構(gòu)支持，促進神經(jīng)發(fā)生并維持神經(jīng)元運行的環(huán)境。
• 血腦屏障：它們參與形成和維持血腦屏障，控制血液和大腦之間的物質(zhì)運動。
• 營養(yǎng)和廢物管理：星形膠質(zhì)細(xì)胞調(diào)節(jié)細(xì)胞外空間中離子和神經(jīng)遞質(zhì)的濃度。它們還有助于將營養(yǎng)物質(zhì)輸送到神經(jīng)元并清除廢物。
• 修復(fù)和保護性疤痕：星形膠質(zhì)細(xì)胞可以增殖并在受傷區(qū)域周圍形成疤痕（物理和生化屏障）。這種屏障有助于遏制損傷并防止其擴散到健康的腦組織。這是神經(jīng)系統(tǒng)受傷后大腦正常修復(fù)過程的一部分。
• 神經(jīng)遞質(zhì)調(diào)節(jié)：它們可以通過吸收和釋放神經(jīng)遞質(zhì)以及星形膠質(zhì)細(xì)胞凋亡來調(diào)節(jié)神經(jīng)傳遞。
• 神經(jīng)元健康：星形膠質(zhì)細(xì)胞的功能對于神經(jīng)元的生存和功能至關(guān)重要，有助于修復(fù)、釋放中性粒細(xì)胞和保護神經(jīng)系統(tǒng)組織。
• 神經(jīng)可塑性：它們在突觸的形成和重塑中發(fā)揮作用，影響學(xué)習(xí)和記憶。

星形膠質(zhì)細(xì)胞呈星狀，因此得名“astro”（希臘語星形）和“cyte”（細(xì)胞）。它們因其在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中超越其傳統(tǒng)支持功能的多樣化和動態(tài)作用而日益受到認(rèn)可^[3]。

星形膠質(zhì)細(xì)胞與少突膠質(zhì)細(xì)胞的作用

星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中兩種重要的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞類型，每種都發(fā)揮著獨特而關(guān)鍵的作用。星形膠質(zhì)細(xì)胞以其星形結(jié)構(gòu)為特征，主要負(fù)責(zé)為神經(jīng)元提供結(jié)構(gòu)支持。它們在維持血腦屏障方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，血腦屏障控制著物質(zhì)從血液到大腦的移動。此外，星形膠質(zhì)細(xì)胞促進營養(yǎng)物質(zhì)向神經(jīng)元的運輸，調(diào)節(jié)和回收神經(jīng)遞質(zhì)，并參與受傷后大腦的修復(fù)和疤痕形成過程。

它們還有助于維持神經(jīng)元功能所必需的離子和化學(xué)環(huán)境以及神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞星形膠質(zhì)細(xì)胞和視神經(jīng)星形膠質(zhì)細(xì)胞。相比之下，少突膠質(zhì)細(xì)胞比人類星形膠質(zhì)細(xì)胞更小且具有更少的突起，主要因其在髓鞘形成中的作用而聞名。它們產(chǎn)生髓磷脂，一種脂肪物質(zhì)，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元軸突周圍形成鞘。這種髓鞘形成對于沿神經(jīng)元快速傳輸電信號至關(guān)重要，從而提高神經(jīng)傳遞的速度和效率。少突膠質(zhì)細(xì)胞支持軸突，對于中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)軸突的維持至關(guān)重要。

星形膠質(zhì)細(xì)胞培養(yǎng)物和少突膠質(zhì)細(xì)胞對于神經(jīng)系統(tǒng)的正常運作都是不可或缺的。星形膠質(zhì)細(xì)胞更多地參與創(chuàng)建和維持神經(jīng)元環(huán)境，而少突膠質(zhì)細(xì)胞則專注于促進快速信號傳輸。它們的互補功能確保神經(jīng)系統(tǒng)有效運行，凸顯神經(jīng)過程的復(fù)雜性和精密性。

星形膠質(zhì)細(xì)胞可以獲得神經(jīng)干性特性嗎？

星形膠質(zhì)細(xì)胞可以重新表達以獲得神經(jīng)干細(xì)胞（NSC）特性，并具有大腦修復(fù)和再生的潛力。星形膠質(zhì)細(xì)胞可以通過多種方式獲得或表現(xiàn)出神經(jīng)干細(xì)胞特性，包括：

• 損傷引起的再激活：為了響應(yīng)腦損傷或疾病，星形膠質(zhì)細(xì)胞可以恢復(fù)到更原始的干細(xì)胞樣狀態(tài)。這個過程被稱為反應(yīng)性神經(jīng)膠質(zhì)增生，經(jīng)常會看到星形膠質(zhì)細(xì)胞在星形膠質(zhì)細(xì)胞吞噬作用期間重新表達通常在 NSC 中活躍的基因
• 分子和環(huán)境線索：再生中心的研究表明，特定的分子和環(huán)境線索會誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞分化成干細(xì)胞樣狀態(tài)。例如，引入某些轉(zhuǎn)錄因子或暴露于特定的生長因子可以觸發(fā)這種轉(zhuǎn)變。
• 表觀遺傳變化：星形膠質(zhì)細(xì)胞表觀遺傳景觀的變化，例如 DNA 甲基化和組蛋白修飾的改變，可以重新編程它們以獲得干細(xì)胞樣特性。
• 基因編輯技術(shù)：先進的基因操作技術(shù)（如 CRISPR/Cas9）可用于修改星形膠質(zhì)細(xì)胞的基因表達，有可能將其重新編程為NSC。
• 細(xì)胞融合事件：在極少數(shù)情況下，大腦中的細(xì)胞融合事件可能導(dǎo)致星形膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)干細(xì)胞合并，從而可能賦予星形膠質(zhì)細(xì)胞神經(jīng)干細(xì)胞特征。
• 微環(huán)境影響：大腦的微環(huán)境，包括特定的細(xì)胞外基質(zhì)成分和鄰近細(xì)胞，可以影響星形膠質(zhì)細(xì)胞的行為，并可能促進干細(xì)胞樣特性。
• 神經(jīng)源性生態(tài)位：某些大腦區(qū)域（例如室下區(qū)（SVZ）和海馬體）中的某些類型的星形膠質(zhì)細(xì)胞已經(jīng)處于更具可塑性的狀態(tài)，并且就其形成新神經(jīng)元的潛力而言更接近NSC。
• 應(yīng)激反應(yīng)：在某些應(yīng)激條件下，星形膠質(zhì)細(xì)胞外泌體可能會恢復(fù)到更具可塑性的干細(xì)胞樣狀態(tài)，作為大腦內(nèi)在修復(fù)機制的一部分。

這些對星形膠質(zhì)細(xì)胞可塑性及??其獲得NSC特性的潛力的見解對于再生中心開發(fā)神經(jīng)退行性疾病和其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病（如共濟失調(diào)、多發(fā)性硬化癥、橫貫性脊髓炎和周圍神經(jīng)病）的新治療策略至關(guān)重要。然而，我們的結(jié)果是初步的，需要進行更多的研究才能充分理解并安全地利用這種能力進行臨床應(yīng)用^[4]。

星形膠質(zhì)細(xì)胞有什么作用？

其中一些星形膠質(zhì)細(xì)胞獲得神經(jīng)干細(xì)胞樣特性，可以自我更新并產(chǎn)生不同的細(xì)胞類型，包括神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。一旦出現(xiàn)與疾病或損傷相關(guān)的功能紊亂血腦屏障（BBB）發(fā)生時，星形膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記物和神經(jīng)細(xì)胞生長因子可以啟動、增加和獲得神經(jīng)干細(xì)胞特性。研究表明，腦損傷部位的病理特異性星形膠質(zhì)細(xì)胞可塑性可能與半乳糖凝集素3蛋白的上調(diào)相關(guān)。

半乳糖凝集素3蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物

Galectin-3是一種屬于凝集素家族的蛋白質(zhì)，該家族是已知能與特定碳水化合物結(jié)構(gòu)結(jié)合的蛋白質(zhì)。Galectin-3的一些有用方面包括：

• 結(jié)構(gòu)和結(jié)合：Galectin-3 具有碳水化合物識別結(jié)構(gòu)域 (CRD)，使其能夠與 β-半乳糖苷糖特異性結(jié)合。這種結(jié)合能力對于其在各種細(xì)胞過程中的作用至關(guān)重要。
• 細(xì)胞功能：它參與廣泛的細(xì)胞功能，包括細(xì)胞生長、粘附、分化、血管生成（新血管的形成）、細(xì)胞凋亡（程序性細(xì)胞死亡）和炎癥。
• 在免疫系統(tǒng)中的作用：Galectin-3在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。它調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，包括免疫細(xì)胞的激活和成熟以及炎癥過程。
• 癌癥研究：由于其在多種癌癥中高表達以及在腫瘤進展、轉(zhuǎn)移和血管生成中的作用，它在癌癥研究中受到關(guān)注。Galectin-3 被認(rèn)為是癌癥診斷的潛在生物標(biāo)志物和治療靶點。
• 纖維化： Galectin-3 與多種器官（如肝臟、腎臟和心臟）纖維化的發(fā)生有關(guān)。它介導(dǎo)成纖維細(xì)胞的活化和細(xì)胞外基質(zhì)成分的積累。
• 心臟病： Galectin-3水平升高與充血性心力衰竭和心臟病發(fā)作有關(guān)，可以作為這種疾病的診斷和預(yù)后的標(biāo)志物。
• 傳染病：它在宿主與病原體的相互作用中發(fā)揮作用，影響人體對各種細(xì)菌、病毒和真菌感染的反應(yīng)。
• 細(xì)胞粘附和遷移：Galectin-3參與細(xì)胞粘附過程，可以影響細(xì)胞歸巢、細(xì)胞遷移，這對于傷口愈合和癌癥轉(zhuǎn)移至關(guān)重要。
• 神經(jīng)生物學(xué)：關(guān)于Galectin-3在神經(jīng)生物學(xué)中的作用，特別是在神經(jīng)炎癥和神經(jīng)退行性疾病中的作用，有新的研究。

星形膠質(zhì)細(xì)胞治療神經(jīng)退行性疾病

鑒于星形膠質(zhì)細(xì)胞增殖的重要性，這些發(fā)現(xiàn)有助于理解腦脊液成分的變化（半乳糖凝集素3蛋白的上調(diào)）如何支持大腦中星形膠質(zhì)細(xì)胞可塑性的維持。

確定半乳糖凝集素3蛋白作為星形膠質(zhì)細(xì)胞可塑性的誘導(dǎo)劑有助于發(fā)現(xiàn)其他生物標(biāo)志物，這些生物標(biāo)志物可以在受損的腦實質(zhì)內(nèi)提供有益的調(diào)節(jié)。這些急性損傷后星形膠質(zhì)細(xì)胞增殖的調(diào)節(jié)因子為這些生物標(biāo)志物的未來臨床應(yīng)用提供了廣闊的前景，作為檢測神經(jīng)膠質(zhì)干細(xì)胞治療有益反應(yīng)的指標(biāo)，或幫助識別受傷患者大腦中是否存在具有干細(xì)胞潛力的其他細(xì)胞^[5]。

參考資料：

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[2] ^Dejakaisaya H, Kwan P, Jones NC. Astrocyte and glutamate involvement in the pathogenesis of epilepsy in Alzheimer’s disease. Epilepsia. 2021 Jul;62(7):1485-1493. doi: 10.1111/epi.16918. Epub 2021 May 10. PMID: 33971019.

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[4] ^Ganapathy K, Datta I, Bhonde R. Astrocyte-Like Cells Differentiated from Dental Pulp Stem Cells Protect Dopaminergic Neurons Against 6-Hydroxydopamine Toxicity. Mol Neurobiol. 2019 Jun;56(6):4395-4413. doi: 10.1007/s12035-018-1367-3. Epub 2018 Oct 16. PMID: 30327976.

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