星形膠質細胞幫助大腦調節呼吸節律！

傳統來講，科學家們認為星形膠質細胞是安靜穩定的，默默地支持著它們周圍話多的線狀神經元。但是現在一項NIH的研究表明星形膠質細胞也可能具有它們的話語權。該研究表明沉默大鼠大腦呼吸中心的星形膠質細胞會導致大鼠呼吸頻率下降，在跑步機上比正常小鼠更快疲憊。這僅僅是操縱星形膠質細胞與周圍細胞交流方式導致呼吸改變的兩個案例。

“數十年來我們都認為呼吸由大腦神經元控制，但是我們的結果表明星形膠質細胞幫助控制著呼吸節律。”NIH神經紊亂和中風國立研究所資深研究人員Jeffrey C. Smith博士說道，他也是這篇發表在《Nature Communications》的研究的通訊作者。“這些結果表明我們應該改變對星形膠質細胞以及大腦工作模式的看法。”

Smith博士實驗室一直在探索大腦呼吸中心preB?tzinger complex中的神經元如何控制呼吸。在這項研究中，他的團隊與倫敦大學學院的Alexander Gourine教授課題組合作完成，而Gourine教授課題組發現大腦中的星形膠質細胞也許通過感知血液中的二氧化碳水平來調節呼吸。

大腦至少有一半由膠質細胞組成，其中大部分是星形膠質細胞。最近科學家發現星形膠質細胞也許和神經元一樣釋放神經遞質與周圍細胞交流。

在這項新研究中，科學家們檢測了呼吸中心的星形膠質細胞的作用，他們通過基因工程改變了preB?tzinger complex中星形膠質細胞釋放神經遞質的能力。當他們通過減少神經遞質釋放沉默大鼠的星形膠質細胞時，大鼠呼吸節律變慢。相反，如果增加星形膠質細胞釋放神經遞質的速度，呼吸節律則會變快。

研究團隊還檢測了沉默星形膠質細胞如何影響大鼠對氧氣和二氧化碳水平變化的反應。盡管氧含量低或者二氧化碳含量高時，大鼠呼吸速度增加，但是仍然慢于正常速度。沉默星形膠質細胞也會降低大鼠在低氧情況下嘆氣的速度。此外，大鼠會更快疲憊。它們在跑步機上跑的距離只有正常大鼠跑的距離的一半。

“呼吸的主要目的是交換對生命至關重要的二氧化碳和氧氣。我們的結果表明星形膠質細胞可以幫助大腦將這些氣體變化的信息轉變為呼吸速度的變化。” 該研究首席作者Shahriar Sheikhbahaei博士說道。

最后，研究團隊發現這些星形膠質細胞使用ATP與大腦中其他細胞交流。降低ATP釋放速度可以降低靜息呼吸速度。

“我們的結果加深了我們對大腦在正常和疾病情況下控制呼吸的了解。”Smith說道。“我們計劃沿著這條信息繼續深入研究星形膠質細胞如何控制呼吸的其他方面。”