劉 潔，王文元,

1.中國科學(xué)院生物與化學(xué)交叉研究中心，中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所，上海 201206 2.復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院，上海 200040

1 星形膠質(zhì)細(xì)胞的起源

1856年，Rudolf Virchow第一次提出神經(jīng)膠質(zhì)（neuroglia）的概念，認(rèn)為膠質(zhì)細(xì)胞是一種填充“未被神經(jīng)元占據(jù)的空間”的元素，其作用僅僅是將分散于大腦中的神經(jīng)元連接起來[1]。

根據(jù)相似的結(jié)構(gòu)，最早在扁形蟲（flatworm）中就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)類似的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞[2]，而在秀麗隱桿線蟲中最早發(fā)現(xiàn)了功能相似的膠質(zhì)細(xì)胞。已知秀麗隱桿線蟲的神經(jīng)系統(tǒng)由302個神經(jīng)元和50個外胚層來源的支持細(xì)胞（supportive cell）組成，這些支持細(xì)胞中的大多數(shù)與神經(jīng)元末端一起構(gòu)成線蟲的感覺器官，其中有4個細(xì)胞類似于高等動物中的膠質(zhì)細(xì)胞，定位于線蟲頭部，并且會包裹住位于頭部的神經(jīng)元，維持神經(jīng)元周圍的離子平衡，同時調(diào)節(jié)神經(jīng)元發(fā)育[3]。

果蠅的神經(jīng)系統(tǒng)約含10%的膠質(zhì)細(xì)胞，除與神經(jīng)元相互作用以外，還維持著神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在這些膠質(zhì)細(xì)胞中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)興奮性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（excitatory amino acid transporter）dEAAT1和dEAAT2以及谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase）的表達(dá)，使這些細(xì)胞具有負(fù)責(zé)神經(jīng)元與膠質(zhì)細(xì)胞之間谷氨酰胺轉(zhuǎn)運(yùn)這一更高等的功能[4-5]。同時，果蠅中的subprineural glia能夠與果蠅的血淋巴（hemolymph）形成血淋巴-腦屏障結(jié)構(gòu)，以調(diào)控神經(jīng)系統(tǒng)和身體其余部分的物質(zhì)交換，這是最早出現(xiàn)的類似血腦屏障的結(jié)構(gòu)[6-7]。

在脊椎動物的神經(jīng)系統(tǒng)中，膠質(zhì)細(xì)胞所占比例進(jìn)一步提高，在小鼠和兔子中約占30%，在獼猴中占30%～50%，在人類中約占60%[8]。目前已知，膠質(zhì)細(xì)胞主要由神經(jīng)來源的星形膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞、NG2膠質(zhì)細(xì)胞以及所有周圍神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和非神經(jīng)來源的小膠質(zhì)細(xì)胞組成。在不同的物種中，這些細(xì)胞所占的比例不同。2008年，一項研究對17只獼猴視覺皮質(zhì)中的膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行了分類和統(tǒng)計，結(jié)果顯示在所有的膠質(zhì)細(xì)胞中，星形膠質(zhì)細(xì)胞約占40%，少突膠質(zhì)細(xì)胞約占53%，而小膠質(zhì)細(xì)胞僅占7%左右[9]。

在很長一段時間內(nèi)，星形膠質(zhì)細(xì)胞都被認(rèn)為是一種為神經(jīng)元提供營養(yǎng)物質(zhì)以及為神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提供支撐的輔助細(xì)胞。確實，整個大腦的結(jié)構(gòu)都與星形膠質(zhì)細(xì)胞緊密相關(guān)。例如，有研究發(fā)現(xiàn)，灰質(zhì)中每一個星形膠質(zhì)細(xì)胞都占據(jù)其自身的區(qū)域，并覆蓋其區(qū)域內(nèi)的所有神經(jīng)元[10-11]，而這種特定結(jié)構(gòu)的喪失可能與多種形式的腦疾病有關(guān)[12]。同時，自從Camillo Golgi最初觀察到星形膠質(zhì)細(xì)胞與腦血管密切相關(guān)的現(xiàn)象以來，直至今日，“星形膠質(zhì)細(xì)胞是血腦屏障結(jié)構(gòu)必不可少的部分”這一概念，也受到廣泛的認(rèn)可[13-14]。

除了這些被動的結(jié)構(gòu)性功能，近二三十年的研究也逐漸揭示了星形膠質(zhì)細(xì)胞在突觸的新生、成熟和修剪以及在神經(jīng)炎癥調(diào)節(jié)中的作用，其在各種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生和發(fā)展過程中也扮演著一定的角色。因此，星形膠質(zhì)細(xì)胞的研究正受到越來越多的重視。

2 星形膠質(zhì)細(xì)胞的生理功能

2.1 離子平衡調(diào)控

2.1.1 K+通道

星形膠質(zhì)細(xì)胞是非電興奮性細(xì)胞，其靜息膜電位（Vm）約為－80 mV，而K＋通道在調(diào)節(jié)該靜息膜電位方面起著重要作用[15]。星形膠質(zhì)細(xì)胞中有多種K＋通道的表達(dá)，如內(nèi)向整流（inward rectifier）K＋通道（Kir4.1等）、電壓門控K＋通道（Kv1.1等）、電壓門控K＋通道（TREK1/K2P2.1等）和鈣依賴性K＋通道（KCa3.1）[2]。這些K＋通道除了在維持細(xì)胞內(nèi)K＋平衡以及細(xì)胞靜息膜電位等方面具有功能以外，還能調(diào)節(jié)細(xì)胞體積，促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞對突觸間隙中谷氨酸的吸收，以避免興奮性神經(jīng)毒性的發(fā)生[16]。同時，有研究表明K＋通道活性的增加與神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的成熟過程密切相關(guān)[15]。

2.1.2 Na＋通道

電壓門控Na＋通道（Nav）是電興奮性細(xì)胞（如神經(jīng)元和肌肉細(xì)胞）中動作電位生成所必需的，該通道的激活會引起細(xì)胞膜去極化，產(chǎn)生瞬時鈉電流，進(jìn)而引起神經(jīng)元中動作電位的產(chǎn)生。盡管是非電興奮性細(xì)胞，星形膠質(zhì)細(xì)胞中也有電壓門控Na＋通道（Nav）的表達(dá)，這些通道與星形膠質(zhì)細(xì)胞的吞噬作用、遷移、增殖、Na＋穩(wěn)態(tài)調(diào)控以及趨化因子或細(xì)胞因子的分泌等生理過程密切相關(guān)[17]。與此同時，星形膠質(zhì)細(xì)胞還表達(dá)[Na+]o調(diào)節(jié)Na＋通道（Nax，活性受細(xì)胞外Na＋濃度的調(diào)控）以及上皮鈉通道，這些離子通道是細(xì)胞環(huán)境中的Na＋感受器，對于Na＋穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)至關(guān)重要[2]。

2.1.3 其他離子通道

除了K＋通道和Na＋通道以外，星形膠質(zhì)細(xì)胞還表達(dá)Ca2＋、Cl－和H＋通道，這些通道在細(xì)胞內(nèi)外Ca2＋和Cl－濃度以及細(xì)胞間隙pH值的調(diào)節(jié)中具有重要作用，共同維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)的離子平衡。

2.2 突觸新生、成熟和修剪調(diào)控

星形膠質(zhì)細(xì)胞的樹突在結(jié)構(gòu)上與神經(jīng)元突觸前和突觸后作用緊密，形成所謂的“三突觸結(jié)構(gòu)”[18]，可影響長期以來被定義為是神經(jīng)元內(nèi)在性質(zhì)的突觸功能。

2001年，ULLIAN等[19]首先證實星形膠質(zhì)細(xì)胞可以促進(jìn)視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞突觸的新生，此后的一系列研究鑒定出了多個由星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌的可以促進(jìn)突觸新生的因子，如膽固醇[20]、thrombospondin[21]、Hevin[22]以及glypican-4和glypican-6[23]等。除了促進(jìn)突觸新生以外，2018年BLANCO-SUAREZ等[24]的研究發(fā)現(xiàn)，星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌的Chordin-like 1蛋白通過調(diào)節(jié)神經(jīng)元表面GluA1 AMPA受體向GluA2 AMPA受體的轉(zhuǎn)化，促進(jìn)新生突觸的成熟。除了參與突觸形成以外，2013年CHUNG等[25]的研究結(jié)果表明，星形膠質(zhì)細(xì)胞可以通過MEGF10和MERTK信號通路介導(dǎo)突觸修剪。

突觸間的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)是整個神經(jīng)環(huán)路得以正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，而星形膠質(zhì)細(xì)胞在突觸的形成和成熟過程中發(fā)揮著非常重要的作用，一旦其功能發(fā)生紊亂，必然會引起神經(jīng)系統(tǒng)功能的異常。

2.3 神經(jīng)炎癥的調(diào)節(jié)

星形膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中先天性和適應(yīng)性免疫應(yīng)答反應(yīng)的重要調(diào)節(jié)因子，根據(jù)炎癥反應(yīng)的時間和程度，星形膠質(zhì)細(xì)胞的免疫應(yīng)答既有可能促進(jìn)免疫抑制和組織修復(fù)，也有可能加劇炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致組織損傷。例如，gp130受體是白細(xì)胞介素6細(xì)胞因子家族的重要信號轉(zhuǎn)導(dǎo)因子。有研究發(fā)現(xiàn)，相較于正常小鼠，條件性敲除星形膠質(zhì)細(xì)胞中的gp130受體制造的實驗性自身免疫性腦脊髓炎（experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE）模型小鼠的癥狀會有所加重[26]，說明星形膠質(zhì)細(xì)胞中g(shù)p130受體介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)對神經(jīng)系統(tǒng)具有保護(hù)作用。除此之外，星形膠質(zhì)細(xì)胞中的雌激素受體α[27]和轉(zhuǎn)化生長因子β[28]介導(dǎo)的信號通路同樣具有神經(jīng)保護(hù)作用。與之相對，LacCer是一種能夠誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)和星形膠質(zhì)細(xì)胞增殖的脂質(zhì)小分子，它主要由B4GALT5和B4GALT6這2種酶合成。EAE模型的星形膠質(zhì)細(xì)胞中，這2種酶的表達(dá)均顯著升高。有研究發(fā)現(xiàn)，條件性敲低小鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞中B4GALT6基因表達(dá)，能夠在一定程度上緩解炎癥癥狀，說明LacCer介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)會對神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生毒性作用[29]。

已知在大多數(shù)神經(jīng)退行性疾病中，都伴隨著神經(jīng)炎癥的發(fā)生，而星形膠質(zhì)細(xì)胞在這一過程中扮演著十分重要的角色。因此，研究星形膠質(zhì)細(xì)胞在炎癥狀況下是如何響應(yīng)的，對于神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療和預(yù)防具有指導(dǎo)意義。

2.4 血腦屏障的形成與調(diào)控

除了單獨(dú)發(fā)揮功能以外，星形膠質(zhì)細(xì)胞還能夠與腦血管相互作用，形成血腦屏障結(jié)構(gòu)。借助此結(jié)構(gòu)，星形膠質(zhì)細(xì)胞一方面能夠從血管中吸收氧氣以及葡萄糖等營養(yǎng)物質(zhì)為整個大腦供能，同時將大腦中的代謝廢物排泄至血管中，另一方面又能通過分泌一些血管因子來調(diào)節(jié)腦血管的血流速度[30-31]。

3 星形膠質(zhì)細(xì)胞在神經(jīng)系統(tǒng)疾病研究中的進(jìn)展

3.1 神經(jīng)發(fā)育性疾病

3.1.1 亞歷山大?。ˋlexander's disease）

亞歷山大病是一種罕見且普遍致命的神經(jīng)發(fā)育性疾病，發(fā)病率約為1/270萬[32]，其病理學(xué)特征為星形膠質(zhì)細(xì)胞胞質(zhì)和突觸中有大量Rosenthal纖維的異常聚集。2001年，BRENNER等[33]發(fā)現(xiàn)亞歷山大病患者幾乎都有膠質(zhì)細(xì)胞原纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）基因突變。由于GFAP是星形膠質(zhì)細(xì)胞特異表達(dá)蛋白，而目前未發(fā)現(xiàn)亞歷山大病存在其他相關(guān)突變基因[34]，因此這是唯一已知的僅僅由星形膠質(zhì)細(xì)胞異常所引起的神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了133個疾病相關(guān)GFAP基因的點(diǎn)突變位點(diǎn)，也有少量插入突變和缺失突變的報道。人源GFAP全長432個氨基酸，突變位點(diǎn)覆蓋第18～432個氨基酸位點(diǎn)（www2.waisman.wisc.edu/alexander-disease/mutationtable.pdf）。然而，雖然亞歷山大病的致病基因十分單一，但具體的致病機(jī)制尚不清楚，仍需要進(jìn)一步探究。

3.1.2 雷特綜合征（Rett syndrome）

雷特綜合征是一種X染色體連鎖的神經(jīng)發(fā)育性疾病，由轉(zhuǎn)錄抑制因子甲基化CpG結(jié)合蛋白2（methyl-CpG-binding protein 2，MeCP2）基 因突變引起。由于MeCP2主要在神經(jīng)元中高表達(dá)，因此早期的研究主要集中在神經(jīng)元上。有研究發(fā)現(xiàn)，給MeCP2基因敲除小鼠神經(jīng)元回補(bǔ)MeCP2可以恢復(fù)一部分由MeCP2缺失所引起的細(xì)胞和行為學(xué)表型[35]。2009年，BALLAS等[36]發(fā)現(xiàn)健康的神經(jīng)元無論是直接與MeCP2基因突變小鼠的星形膠質(zhì)細(xì)胞共培養(yǎng)，還是與其條件培養(yǎng)基共培養(yǎng)，都能觀察到發(fā)育不良的樹突，表明攜帶MeCP2基因突變的星形膠質(zhì)細(xì)胞會影響正常神經(jīng)元的發(fā)育。2011年，LIOY等[37]發(fā)現(xiàn)，僅僅在MeCP2基因敲除小鼠的星形膠質(zhì)細(xì)胞中條件性恢復(fù)MeCP2的表達(dá)，就能夠在一定程度上緩解雷特綜合征的癥狀。2014年，WILLIAMS等[38]發(fā)現(xiàn)，雷特綜合征患者來源的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞誘導(dǎo)得到的星形膠質(zhì)細(xì)胞會對健康神經(jīng)元的形態(tài)和電生理特征產(chǎn)生影響。

3.1.3 脆性X染色體綜合征（fragile X syndrome）

脆性X染色體綜合征是遺傳性智力低下最常見的病因，該疾病由FMR1基因突變引起。2010年，JACOBS等[39]的研究發(fā)現(xiàn)，將神經(jīng)元與FMR1基因敲除的星形膠質(zhì)細(xì)胞共培養(yǎng)時，可表現(xiàn)出神經(jīng)突發(fā)育異常表型；將FMR1基因敲除的神經(jīng)元與野生型星形膠質(zhì)細(xì)胞共培養(yǎng)時，能夠在一定程度上緩解突變神經(jīng)元的發(fā)育異常。2016年，SOURIAL等[40]的研究表明，將神經(jīng)前體細(xì)胞與FMR1基因敲除的星形膠質(zhì)細(xì)胞的條件培養(yǎng)基共培養(yǎng)時，其增殖會受到影響。

3.2 神經(jīng)退行性疾病

3.2.1 阿爾茨海默?。ˋlzheimer's disease，AD）

據(jù)統(tǒng)計，全世界50%～70%的癡呆由AD引起[41]。大腦中Aβ和磷酸化Tau的異常聚集被認(rèn)為是AD的病理標(biāo)志之一。早在幾十年前，Alios Alzheimer就發(fā)現(xiàn)在Aβ斑塊周圍有大量活化的星形膠質(zhì)細(xì)胞[42]。在生理條件下，星形膠質(zhì)細(xì)胞能夠清除異常分泌至細(xì)胞外的Aβ；然而在病理條件下，活化的星形膠質(zhì)細(xì)胞會分泌細(xì)胞因子、炎癥因子、一氧化氮和活性氧等物質(zhì)，導(dǎo)致大腦中氧化還原狀態(tài)失衡，引起神經(jīng)元死亡，從而進(jìn)一步導(dǎo)致AD病程的惡化[43]，但對其轉(zhuǎn)變機(jī)制尚不清楚。

2015年，ORR等[44]研究發(fā)現(xiàn)，AD患者隨著病情的惡化，其星形膠質(zhì)細(xì)胞表面的一種G蛋白偶聯(lián)腺苷酸受體A2A的表達(dá)水平呈上升趨勢。如果將AD模型小鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞中的A2A受體條件性敲除，可以顯著增強(qiáng)AD小鼠的記憶力。JONES等[45]將AD患者和健康人的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞誘導(dǎo)成為星形膠質(zhì)細(xì)胞，經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)，AD患者來源的誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)的復(fù)雜程度明顯降低，總體呈萎縮趨勢，且伴隨著星形膠質(zhì)細(xì)胞關(guān)鍵功能性標(biāo)記蛋白S100B的定位異常。

載脂蛋白E（apolipoprotein E，APOE）基因是AD主要的風(fēng)險基因。目前已知，APOE是一種載脂蛋白，主要在星形膠質(zhì)細(xì)胞中高表達(dá)，其中APOE4會增加AD的患病概率，APOE2具有保護(hù)作用，而APOE3則呈現(xiàn)中性作用[46]。2018年，LIN等[47]采用CRISPR/Cas9技術(shù)將1株APOE3/3誘導(dǎo)多能干細(xì)胞改造為APOE4/4誘導(dǎo)多能干細(xì)胞，并將這2株細(xì)胞同時誘導(dǎo)為星形膠質(zhì)細(xì)胞，結(jié)果顯示APOE4/4星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)的APOE表達(dá)下降，對Aβ42的清除能力也顯著降低。2019年，發(fā)表了一篇專論AD患者星形膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物研究進(jìn)展的綜述[48]，意味著星形膠質(zhì)細(xì)胞在AD的研究中已受到越來越多的重視。

3.2.2 帕金森?。≒arkinson's disease，PD）

PD是僅次于AD的第2大類神經(jīng)退行性疾病，全球約有700萬～1 000萬人患病，其病理特征是腹側(cè)中腦黑質(zhì)致密部多巴胺能神經(jīng)元的大量死亡。PD患者腦組織中存活的腹側(cè)中腦多巴胺能神經(jīng)元內(nèi)有大量α-突觸核蛋白異常聚集體[49]。同樣，攜帶PD相關(guān)突變的星形膠質(zhì)細(xì)胞也會對多巴胺能神經(jīng)元產(chǎn)生非細(xì)胞自主性毒性作用。2010年，GU等[50]研究發(fā)現(xiàn)，小鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞條件性表達(dá)PD相關(guān)A53T突變型α-突觸核蛋白后，該小鼠在2個月時即出現(xiàn)明顯的癱瘓表型，組織學(xué)染色發(fā)現(xiàn)其大腦中有廣泛的星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞的活化，同時伴有黑質(zhì)致密部多巴胺能神經(jīng)元和脊髓運(yùn)動神經(jīng)元的死亡。2019年，DI DOMENICO等[51]把含家族性突變基因LRRK2G2019S的PD患者和健康人來源的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞分別誘導(dǎo)為星形膠質(zhì)細(xì)胞和多巴胺能神經(jīng)元，在與PD星形膠質(zhì)細(xì)胞共培養(yǎng)后，健康的多巴胺能神經(jīng)元表現(xiàn)出神經(jīng)退行的形態(tài)學(xué)特征，并發(fā)生α-突觸核蛋白的積累，由此表明星形膠質(zhì)細(xì)胞參與了PD的發(fā)病過程。

3.2.3 肌萎縮側(cè)索硬化（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）

ALS是一種致死性的運(yùn)動神經(jīng)元退行性疾病。自1993年發(fā)現(xiàn)第1個突變SOD1基因[52]以來，至今已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)十個與該疾病相關(guān)的突變基因，包括FUS[53-54]、TDP43[55]和C9ORF72[56-57]等。由于ALS的主要癥狀是運(yùn)動皮質(zhì)和脊髓中運(yùn)動神經(jīng)元的死亡，因此研究的重點(diǎn)一直聚焦于神經(jīng)元。

2008年，GIORGIO等[58]把從人胚胎干細(xì)胞（human embryonic stem cell，hESC）誘導(dǎo)得到的健康運(yùn)動神經(jīng)元與ALS模型小鼠的原代星形膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行共培養(yǎng)，結(jié)果顯示攜帶SOD1G93A基因突變的星形膠質(zhì)細(xì)胞對運(yùn)動神經(jīng)元產(chǎn)生了顯著的毒性作用，并且這一毒性作用隨著共培養(yǎng)時間的延長而進(jìn)一步加劇。MARCHETTO等[59]把過表達(dá)SOD1G37R的人源星形膠質(zhì)細(xì)胞與從hESC誘導(dǎo)得到的運(yùn)動神經(jīng)元進(jìn)行共培養(yǎng)，結(jié)果觀察到了類似的非細(xì)胞自主性毒性作用。2011年，PAPADEAS等[60]將攜帶SOD1G93A基因突變的星形膠質(zhì)細(xì)胞前體細(xì)胞（astrocyte precursor cell，APC）注射至小鼠頸椎脊髓腹角處，3個月后發(fā)現(xiàn)這些前體細(xì)胞定向分化成星形膠質(zhì)細(xì)胞，并且對注射位點(diǎn)周圍的神經(jīng)元產(chǎn)生了顯著的毒性作用。2019年，SILVERMAN等[61]對SOD1G93A小鼠脊髓中的細(xì)胞外囊泡進(jìn)行了分離，發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞外囊泡主要為星形膠質(zhì)細(xì)胞來源，并且含有大量錯誤折疊的SOD1蛋白，從而揭示了星形膠質(zhì)細(xì)胞非細(xì)胞自主性毒性可能的分子機(jī)制。

3.2.4 亨廷頓?。℉untington's disease，HD）

HD是一種進(jìn)行性腦部疾病，由Huntingtin基因第一個外顯子中CAG repeat異常的擴(kuò)展引起，其特征是選擇性神經(jīng)退行，優(yōu)先發(fā)生在紋狀體棘神經(jīng)元（spiny neuron）中，會導(dǎo)致運(yùn)動失控，情緒問題和思維能力喪失[62]。

2009年，BRADFORD等[62]讓小鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞特異性表達(dá)N端突變的Huntingtin，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小鼠出現(xiàn)體質(zhì)量下降和運(yùn)動能力喪失等表型，該小鼠的壽命較野生型小鼠顯著縮短；研究還發(fā)現(xiàn)，攜帶突變Huntingtin基因的星形膠質(zhì)細(xì)胞中的谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體1的表達(dá)降低，因此其清除突觸間隙興奮性神經(jīng)遞質(zhì)（谷氨酸）的能力下降，這可能是HD星形膠質(zhì)細(xì)胞所具有的非細(xì)胞自主性毒性的機(jī)制之一。2016年，BENRAISS等[63]將表達(dá)突變的Huntingtin蛋白的人膠質(zhì)前體細(xì)胞移植至野生型小鼠大腦中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該細(xì)胞能將毒性傳遞給健康神經(jīng)元，導(dǎo)致小鼠運(yùn)動能力的下降；反之，如果將野生型人膠質(zhì)前體細(xì)胞移植至HD模型小鼠的大腦中，則會顯著緩解該小鼠的疾病表型，由此說明星形膠質(zhì)細(xì)胞主動參與了HD的發(fā)展過程。2019年，JOSHI等[64]的研究發(fā)現(xiàn)，HD模型小鼠來源的小膠質(zhì)細(xì)胞中的片段化線粒體所占比例顯著升高，并且能被分泌至細(xì)胞外。該片段化線粒體一方面可以直接對神經(jīng)元產(chǎn)生毒性，另一方面能夠?qū)㈧o息狀態(tài)的星形膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化為促炎型A1星形膠質(zhì)細(xì)胞，并且進(jìn)一步對神經(jīng)元產(chǎn)生毒性作用。如果抑制線粒體異常的片段化，就可以顯著緩解這一毒性作用。OSIPOVITCH等[65]對從攜帶突變Huntingtin基因的人胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)得到的膠質(zhì)前體細(xì)胞進(jìn)行測序，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞內(nèi)與膠質(zhì)細(xì)胞分化以及髓鞘生成相關(guān)的基因表達(dá)均顯著下降。

3.3 其他類型的神經(jīng)系統(tǒng)疾病

在精神類疾病中，星形膠質(zhì)細(xì)胞也扮演著一定的角色。例如，精神分裂癥患者會存在星形膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量的減少和胞體萎縮以及平衡調(diào)節(jié)能力下降等病理特征，這些營養(yǎng)不良的星形膠質(zhì)細(xì)胞分布在包括皮質(zhì)和海馬在內(nèi)的大腦的各個區(qū)域[66]。2017年，WINDREM等[67]把從精神分裂癥患者的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞誘導(dǎo)得到的膠質(zhì)前體細(xì)胞移植至小鼠體內(nèi)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)患者來源的膠質(zhì)前體細(xì)胞在小鼠體內(nèi)的分化和發(fā)育出現(xiàn)異常，并且小鼠表現(xiàn)出焦慮和睡眠失調(diào)等表型。在一些情緒失調(diào)疾病中，星形膠質(zhì)細(xì)胞的病理表型似乎更加突出。例如，在嚴(yán)重抑郁癥和雙相情感障礙患者的眶額區(qū)、前扣帶回、前額葉和杏仁核等腦區(qū)中，都能觀察到星形膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量的顯著減少[68-69]。在自閉癥[69]和多發(fā)性硬化[70]等神經(jīng)系統(tǒng)疾病中，也有與星形膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)的研究報道。2019年，還發(fā)表了星形膠質(zhì)細(xì)胞在癲癇中作用的綜述[71]。

總之，在神經(jīng)系統(tǒng)疾病的研究中，已有越來越多的研究一開始就聚焦于星形膠質(zhì)細(xì)胞，但是目前這些研究大多處于初步探索的階段，有關(guān)于星形膠質(zhì)細(xì)胞如何具體地參與這些疾病的發(fā)生和發(fā)展，仍需要進(jìn)一步探索。