内嗅皮层内侧区(MEC)星形胶质细胞调控空间探索行为,但阿尔茨海默病(AD)中该类细胞的功能损伤机制尚不明确。
2026年8月24日,陆军军医大学基础医学院张宽、兰州大学第二医院王满侠共同通讯在Advanced Science(IF=14.1)在线发表题为Entorhinal Astrocyte Transplants Restore Spatial Exploration and Alleviate Amyloid-Beta Pathology in Alzheimer's Mice的研究论文。
本研究证实,APP/PS1 小鼠碎片化的空间探索行为,与 MECⅡ 层星形胶质细胞中探索行为诱发的Ca²⁺瞬变信号减弱存在关联。为探究该问题,本研究向老年 AD 小鼠的 MEC 移植胶质祖细胞。移植细胞可分化为稳态型星形胶质细胞,并恢复血管周围水通道蛋白 4的极性分布。
上述微环境重塑可显著降低 β 淀粉样蛋白负荷、减轻神经炎症并维持突触完整。这种结构与分子层面的改善仅特异性逆转空间探索功能缺损,不影响小鼠整体运动能力。
综上,本研究结果表明 MECⅡ 层星形胶质细胞功能异常与碎片化探索行为相关;此外,局部特异性星形胶质细胞替代疗法可改善 AD 模型小鼠的空间探索障碍。
嗅探、直立探究等空间探索行为是机体收集、处理环境信息的基础。空间探索是认知行为的重要组成部分,参与学习过程,是学习与记忆形成的基础。因此,空间探索不仅关乎机体生存与环境适应,对学习记忆功能也具备关键作用。
已有研究表明,阿尔茨海默病(AD)会损害空间探索能力,削弱机体对陌生环境的应答,故而空间探索缺损是AD标志性行为学症状。
星形胶质细胞是神经系统内占比极高的一类细胞。单个星形胶质细胞可与大量突触形成联系。庞大的突触互联网络使星形胶质细胞成为多源信息整合的核心枢纽,能够在时空双重维度调控神经元活动。Huang等人证实,空间探索行为可激活内侧内嗅皮层(MEC)星形胶质细胞。
MEC是AD病变中极易受损的脑区。AD病变大脑内星形胶质细胞会同时出现萎缩与活化两种改变,并以脑区依赖的方式表现出Ca²⁺过度活跃。在MEC区域,AD认知衰退与星形胶质细胞分支显著减少、细胞功能域萎缩密切相关。
尽管已有上述病理改变被证实,但在存在空间探索功能缺损的AD模型动物中,MEC内参与调控空间探索的星形胶质细胞活动是否发生紊乱,目前尚不明确。
脑部疾病普遍伴随显著的胶质细胞病变。细胞移植已成为多种神经系统疾病极具前景的治疗手段,有望修复受损功能、实现脑组织再生。近年来,星形胶质细胞移植疗法受到广泛关注。
该方案通过替代凋亡的星形胶质细胞,在疾病转化模型中,均可减轻炎症、延缓病程、改善功能预后。上述研究证实星形胶质细胞移植具备干预多种脑部疾病的潜力。
星形胶质细胞活化以星形胶质细胞形态与分子特征改变为核心表现,通常发生于神经退行性病变之前,提示其参与AD疾病进展,也说明靶向星形胶质细胞可作为AD潜在治疗思路。
既往研究证实,移植人源胶质祖细胞(GPCs)可增强长时程增强效应、改善认知功能;移植后的星形胶质细胞能够长期整合入脑组织,逆转衰老相关的感觉应答衰退,且可在体内内化人源β淀粉样蛋白(Aβ)免疫阳性沉积物。
与之类似,移植肠胶质细胞(EGCs)可抑制Aβ生成,减轻Aβ诱发的神经炎症与神经退行性损伤。针对人源tau蛋白病变小鼠模型的相关研究,进一步佐证移植星形胶质细胞的神经保护作用。但星形胶质细胞移植能否改善AD伴随的空间探索缺损,尚无明确研究结论。
MECII内的星形胶质细胞可恢复AD小鼠受损的空间探索能力(摘自Advanced Science)
本研究旨在探究空间探索过程中MEC星形胶质细胞的功能变化,并评估移植星形胶质细胞对AD小鼠脑部病理微环境及空间探索行为的干预效果。
本研究采用细胞特异性基因编码钙指示剂(GECIs)联合光纤光度记录技术,实时监测AD小鼠自由空间探索状态下MEC星形胶质细胞的活动水平;同时向AD小鼠MEC脑区移植GPCs,观察移植星形胶质细胞的整合情况,及其对脑部病理微环境、空间探索缺损的改善作用。
研究结果显示,AD小鼠MECⅡ层星形胶质细胞活动水平下降,且该现象与碎片化空间探索行为相关。移植的星形胶质细胞可长期存活,能够恢复血管周围水通道蛋白4(AQP4)极性分布,同步降低脑内Aβ负荷、缓解局部神经炎症、维持突触结构完整,并改善小鼠空间探索能力。
本研究为星形胶质细胞移植作为延缓AD进展的治疗方案提供了全新理论依据。