“吞噬記憶”的小膠質(zhì)細胞 或讓記憶調控有跡可循
記憶隨時(shí)在發(fā)生，而遺忘如影隨形。海馬體是負責記憶編碼和存儲的重要腦區。記憶信息被編碼于一些神經(jīng)元中，我們將之稱(chēng)為記憶印跡細胞。然而，記憶究竟如何隨時(shí)間消退，一直讓人捉摸不透。
經(jīng)過(guò)3年多的努力，浙江大學(xué)醫學(xué)院谷巖研究員課題組和王朗副研究員課題組首次發(fā)現，用于免疫的小膠質(zhì)細胞通過(guò)清除突觸而引起記憶遺忘，并進(jìn)一步發(fā)現補體信號通路參與了小膠質(zhì)細胞介導的遺忘。該研究發(fā)表于國際頂級期刊《科學(xué)》上。
免疫細胞參與記憶減退
“我們在特定場(chǎng)景中給小鼠施加電擊刺激，使其建立對這個(gè)環(huán)境的記憶，并在35天后讓小鼠重返該場(chǎng)景觀(guān)察其表現?！惫葞r介紹，正常小鼠會(huì )因為對環(huán)境充滿(mǎn)好奇而四處活動(dòng)，但如果留有恐懼記憶，小鼠則會(huì )僵住不動(dòng)。
研究人員通過(guò)計算單位時(shí)間內小鼠處于靜止不動(dòng)的時(shí)間，衡量小鼠記憶保留情況。由于海馬體中的記憶提取，主要通過(guò)編碼相關(guān)記憶信息的記憶印跡細胞的激活。因此研究人員發(fā)現，小鼠遺忘的同時(shí)伴隨著(zhù)記憶印跡細胞激活率的下降。
“作為中樞神經(jīng)系統中的主要免疫細胞，小膠質(zhì)細胞約占大腦細胞總數的10%—15%。越來(lái)越多的研究表明，它對于神經(jīng)系統發(fā)育、神經(jīng)元活動(dòng)以及神經(jīng)環(huán)路功能也有重要的調節作用?！蓖趵市ΨQ(chēng)，揭開(kāi)記憶印跡細胞的激活率下降謎團，我們決定從小膠質(zhì)細胞入手開(kāi)始“破案”。
課題組對清除小膠質(zhì)細胞的小鼠進(jìn)行了記憶的形成和提取等一系列實(shí)驗后，發(fā)現記憶印跡細胞重新激活率下降的現象得到抑制，對記憶遺忘的抑制作用非常顯著(zhù)。
“去除小膠質(zhì)細胞的小鼠的恐懼反應要比對照組更加明顯，處于靜止狀態(tài)的時(shí)間是對照小鼠的2倍多?！惫葞r說(shuō)。
遺忘機制始于分子“導航”
“記憶印跡細胞間的突觸聯(lián)系是存儲記憶的‘倉庫’?！惫葞r解釋道，課題組要進(jìn)一步剖析小膠質(zhì)細胞引起記憶印跡細胞激活率下降的具體機制。
通過(guò)免疫染色和高分辨率成像，研究人員發(fā)現成年小鼠海馬體中的小膠質(zhì)細胞仍然具有吞噬突觸結構的能力。當抑制小鼠的小膠質(zhì)細胞發(fā)生吞噬作用時(shí)，記憶的遺忘被顯著(zhù)阻斷。這些結果表明小膠質(zhì)細胞通過(guò)“吃掉”突觸而介導了遺忘。
他們通過(guò)對比實(shí)驗發(fā)現，在記憶印跡細胞中阻斷補體信號通路可以十分有效地抑制記憶的遺忘和記憶印跡細胞激活率的下降?！霸诟叻直媛曙@微鏡成像下，能看出C1q-補體信號通路就像一條獵狗，負責尋找并在記憶印跡細胞的一些突觸做上標記，這樣小膠質(zhì)細胞就像有了導航圖一般，一吃一個(gè)準?！蓖趵时硎?。
探尋記憶保留的新靶點(diǎn)
據了解，海馬體的齒狀回可以不斷產(chǎn)生新的神經(jīng)元，科學(xué)家稱(chēng)之為神經(jīng)發(fā)生。齒狀回中持續產(chǎn)生的新生神經(jīng)元的整合會(huì )導致海馬體神經(jīng)環(huán)路中大量突觸的重組與替換，從而導致先前建立的記憶被遺忘，尤其是在嬰兒期。
為找出小膠質(zhì)細胞介導的遺忘和神經(jīng)發(fā)生介導的遺忘之間的關(guān)系，研究人員同時(shí)操縱了海馬體神經(jīng)發(fā)生和小膠質(zhì)細胞，發(fā)現小膠質(zhì)細胞介導的突觸清除，對由神經(jīng)發(fā)生引起或與之無(wú)關(guān)的遺忘均有參與。
課題組由此得出結論，小膠質(zhì)細胞的突觸吞噬作用可能是在沒(méi)有神經(jīng)發(fā)生的大腦區域，或缺乏神經(jīng)發(fā)生的哺乳動(dòng)物大腦中介導遺忘的一種更為普遍的機制。
“這項工作為研究長(cháng)期記憶的鞏固和不良記憶的消除提供了前瞻性的基礎鋪墊?！惫葞r告訴記者，隨著(zhù)研究的深入，未來(lái)人們可能對疾病導致的記憶損傷和記憶丟失會(huì )有更清楚的理解。
洪恒飛 吳雅蘭 本報記者 江 耘 【編輯:房家梁】
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