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(xiàn)。

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(jìn)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(jìn)。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(hù)者，表現(xiàn)出恢復(fù)細(xì)胞增殖的能力，這是保護(hù)受損傷的大腦免受免疫細(xì)胞侵襲的重要機(jī)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(jìn)神經(jīng)發(fā)生并維持神經(jīng)元運(yùn)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(yùn)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(hù)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(kuò)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(hù)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(dá)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(dá)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(jìn)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(dá)，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(jìn)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(jī)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(jì)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(jìn)行更多的研究才能充分理解并安全地利用這種能力進(jìn)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(dá)以及在腫瘤進(jìn)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(diǎn)。
• 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(shí)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：

[1] ^Rauf A, Badoni H, Abu-Izneid T, Olatunde A, Rahman MM, Painuli S, Semwal P, Wilairatana P, Mubarak MS. Neuroinflammatory Markers: Key Indicators in the Pathology of Neurodegenerative Diseases. Molecules. 2022 May 17;27(10):3194. doi: 10.3390/molecules27103194. PMID: 35630670; PMCID: PMC9146652.

[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.

[3] ^Freeman MR. Specification and morphogenesis of astrocytes. Science. 2010 Nov 5;330(6005):774-8. doi: 10.1126/science.1190928. PMID: 21051628; PMCID: PMC5201129.

[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.

[5] ^Alisch M, Kerkering J, Crowley T, Rosiewicz K, Paul F, Siffrin V. Identification of the gliogenic state of human neural stem cells to optimize in vitro astrocyte differentiation. J Neurosci Methods. 2021 Sep 1;361:109284. doi: 10.1016/j.jneumeth.2021.109284. Epub 2021 Jul 7. PMID: 34242705.

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