大脑深处的通路使它在受伤后恢复
在中风或创伤性脑损伤后的几天甚至几年里，他们患癫痫的风险会增加。现在，格莱斯顿研究所的研究人员发现，丘脑中被称为星形胶质细胞的星形细胞在使脑损伤小鼠容易癫痫发作方面发挥着关键作用。
研究小组还分析了人类死后的脑组织，并表明在小鼠身上发现的相同细胞可能在死亡后发生改变丘脑受脑损伤和中风影响的人群。该研究结果发表在该杂志上科学转化医学，建议针对这些细胞中的一种蛋白质可以预防脑损伤后的长期损伤。
“在脑损伤的后果中，与其他相比，丘脑的研究相对较少大脑区域格莱斯顿大学的副研究员、这项新研究的资深作者珍妮·帕兹博士说。“我希望这只是许多关于该区域在决定我们如何帮助大脑适应损伤后果方面的重要性的新研究的开始。”
大脑深处的一系列炎症反应
在中风或者创伤性脑损伤，损伤部位的许多细胞几乎立即死亡。炎症细胞和分子开始聚集，清除死亡细胞和分子碎片。在丘脑(大脑中心深处的一个区域，可能远离受伤部位)，一种叫做星形胶质细胞的细胞被激活，导致一系列炎症变化。
该团队先前的研究表明，在啮齿类动物模型中，丘脑中星形胶质细胞的激活是脑损伤的常见后果。然而，星形胶质细胞也发挥着支持神经元的关键作用，包括控制它们的连接和为它们提供营养物质。
在这项研究中，科学家们想要确定丘脑中星形胶质细胞的激活是否有助于大脑恢复，导致额外的损伤，或者有积极和消极的影响。
“星形胶质细胞对大脑非常重要，你不能为了治疗疾病而摆脱它们，”格莱斯顿和加州大学旧金山分校(UCSF)的研究生弗朗西斯·赵(Frances Cho)说，她是这项新研究的第一作者。“我们需要确定是否可以将活化星形胶质细胞的破坏作用与其保护作用分开。”
关注丘脑
Paz, Cho和他们的合作者假设，激活的丘脑星形胶质细胞可能在一些脑损伤的长期症状中发挥作用，包括癫痫发作和睡眠问题的风险增加。因此，研究小组并没有研究脑损伤的小鼠，而是最初在健康的动物身上测试激活丘脑星形胶质细胞的后果。他们发现，仅仅激活丘脑星形胶质细胞就足以引起与受伤后相似的大脑活动模式的改变，并使小鼠容易癫痫发作。
当研究人员与加州大学旧金山分校的Anna Molofsky医学博士团队合作分析被激活的星形胶质细胞的分子特性时，他们发现这些细胞失去了一种名为GAT3的蛋白质，这种蛋白质负责调节特定抑制性神经传递素分子的水平。结果，邻近的神经元暴露在过多的神经递质下，导致神经元过度兴奋和易发作。
帕兹也是加州大学旧金山分校的副教授，他说:“我们想知道，如果丘脑星形胶质细胞中GAT3的缺失导致神经元功能障碍，是否可以提高这种蛋白质的水平来解决问题并恢复神经元的功能?”
为了回答这个问题，该团队与Baljit S. Khakh博士和他在加州大学洛杉矶分校的团队合作，他们开发了一种工具，可以在星形胶质细胞中特异性地增加GAT3。值得注意的是，在丘脑星形胶质细胞中特异性地增加GAT3水平足以防止神经元过度兴奋性和由激活的星形胶质细胞引起的癫痫发作风险增加。
接下来，研究小组测试了这些结果是否适用于脑损伤小鼠。这些小鼠丘脑星形胶质细胞中GAT3水平的增加也降低了癫痫发作的风险和死亡率。
Cho说:“这些被激活的星形胶质细胞在许多方面与未被激活的星形胶质细胞有很大的不同，所以我们能够确定一个单一的分子变化，从而防止脑损伤的后果，这是令人惊讶的。”
潜在的治疗方法
在死后脑活检中很少收集人类丘脑样本。但是，在与医学博士Eleonora Aronica和她在阿姆斯特丹大学的团队合作下，研究人员能够获得少量的死后丘脑样本——三个来自没有已知脑损伤的人，三个来自中风的人，四个来自创伤性脑损伤的人。
“中风和创伤性脑损伤的死后大脑的丘脑中GAT3的水平似乎较低星形胶质细胞就像我们在小鼠模型中看到的那样，”Cho说。“我们希望随着对丘脑越来越多的关注，未来从死后活检中收集丘脑样本将变得更加常规。”
研究人员希望继续收集小鼠和人类的长期数据，以研究脑损伤后丘脑中星形胶质细胞激活的时间过程。
“因为丘脑的这些变化发生在最初的脑损伤在美国，有一个时间窗口，临床医生可能能够干预以阻止或逆转它们，并防止患癫痫的风险增加，”Paz说。
