星形胶质细胞介导的神经元缓慢内向电流的功能

doi:10.4103/NRR.NRR-D-23-01723

摘要/Abstract

摘要： https://orcid.org/0000-0001-9711-3068 (Balázs Pál)

Abstract: Slow inward currents are known as neuronal excitatory currents mediated by glutamate release and activation of neuronal extrasynaptic N-methyl-D-aspartate receptors with the contribution of astrocytes. These events are significantly slower than the excitatory postsynaptic currents. Parameters of slow inward currents are determined by several factors including the mechanisms of astrocytic activation and glutamate release, as well as the diffusion pathways from the release site towards the extrasynaptic receptors. Astrocytes are stimulated by neuronal network activity, which in turn excite neurons, forming an astrocyte-neuron feedback loop. Mostly as a consequence of brain edema, astrocytic swelling can also induce slow inward currents under pathological conditions. There is a growing body of evidence on the roles of slow inward currents on a single neuron or local network level. These events often occur in synchrony on neurons located in the same astrocytic domain. Besides synchronization of neuronal excitability, slow inward currents also set synaptic strength via eliciting timing-dependent synaptic plasticity. In addition, slow inward currents are also subject to non-synaptic plasticity triggered by long-lasting stimulation of the excitatory inputs. Of note, there might be important region-specific differences in the roles and actions triggering slow inward currents. In greater networks, the pathophysiological roles of slow inward currents can be better understood than physiological ones. Slow inward currents are identified in the pathophysiological background of autism, as slow inward currents drive early hypersynchrony of the neural networks. Slow inward currents are significant contributors to paroxysmal depolarizational shifts/interictal spikes. These events are related to epilepsy, but also found in Alzheimer’s disease, Parkinson’s disease, and stroke, leading to the decline of cognitive functions. Events with features overlapping with slow inward currents (excitatory, N-methyl-D-aspartate-receptor mediated currents with astrocytic contribution) as ischemic currents and spreading depolarization also have a well-known pathophysiological role in worsening consequences of stroke, traumatic brain injury, or epilepsy. One might assume that slow inward currents occurring with low frequency under physiological conditions might contribute to synaptic plasticity and memory formation. However, to state this, more experimental evidence from greater neuronal networks or the level of the individual is needed. In this review, I aimed to summarize findings on slow inward currents and to speculate on the potential functions of it.

Key words: astrocyte, cortical spreading depolarization, gliotransmission, glutamate, neural synchronization, NMDA receptor, paroxysmal depolarizational shift, slow inward current

. 星形胶质细胞介导的神经元缓慢内向电流的功能[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2024, 19(12): 2602-2612.

Balázs Pál. On the functions of astrocyte-mediated neuronal slow inward currents[J]. Neural Regeneration Research, 2024, 19(12): 2602-2612.

参考文献

引言

出版重点

《中国神经再生研究（英文版）》杂志为SCI、PubMed数据库收录的国际唯一一本专注神经再生领域研究的经同行评议的开放获取期刊，出版来自全球神经再生领域专业学者的前沿性基础研究及临床研究及转化医学、循证医学优秀的最新成果。

期刊出版来自于脑损伤与神经再生、脊髓损伤与神经再生、周围神经损伤与神经再生和神经退行性病与神经再生、神经影像与神经再生的相关研究。期刊关注神经损伤与再生过程中的轴突再生、突触生长、神经可塑性、神经修复和替代、神经移植等最新研究成果。尤其关注应用细胞治疗、基因治疗、生物因子治疗、药物治疗、手术治疗、康复治疗、物理疗法、组织工程、生物工程、生物材料、神经假体等干预性方法产生神经再生效果的相关研究。文章应清晰描述抑制神经元损伤、减轻神经元损伤的一系列变化，保护损伤神经元的过程、方法、程度与评价，突出从细胞分子水平以及分子生物学水平解释神经元损伤后以及预后再生的机制。

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延伸阅读

NRR：匈牙利德布勒森大学Balázs Pál总结神经元缓慢内向电流的研究结果并推测其潜在功能

缓慢的内向电流被称为神经元兴奋电流，由谷氨酸释放和神经元突触外N-甲基-D-天门冬氨酸受体的激活介导，并有星形胶质细胞的参与。这些事件明显慢于兴奋性突触后电流。缓慢内向电流的参数由星形细胞活化和谷氨酸释放机制以及释放部位向突触外受体的扩散途径等因素决定。星形胶质细胞受到神经元网络活动的刺激，神经元网络活动反过来刺激神经元，形成星形胶质细胞-神经元反馈回路。星形细胞肿胀主要是脑水肿的结果，在病理条件下也可以诱导缓慢的内向电流。越来越多的证据表明，缓慢的内向电流在单个神经元或局部网络水平上所起的作用。这些事件通常在位于同一星形细胞结构域的神经元上同步发生。

来自匈牙利德布勒森大学Balázs Pál认为，除了神经元兴奋性的同步外，缓慢的内向电流还通过引发依赖于时间的突触可塑性来设定突触强度。缓慢的内向电流也受到长时间兴奋性输入刺激引发的非突触可塑性的影响。但是在触发缓慢内向流的角色和行为方面，可能存在重要的脑区差异。在更大的网络中，慢向内电流的病理生理作用比生理作用更容易理解。缓慢的内向电流在自闭症的病理生理背景下被确定，因为缓慢的内向电流驱动神经网络的早期超同步。缓慢的内向电流是阵发性去极化移位/间隔尖峰的重要贡献者。这些事件与癫痫有关，但在阿尔茨海默病、帕金森病和脑卒中中也有发现;导致认知功能下降。与缓慢内向电流(兴奋性，n -甲基- d -天冬氨酸受体介导的星形细胞电流)重叠的事件，如缺血电流和扩散性去极化，在脑卒中、创伤性脑损伤或癫痫的恶化后果中也具有众所周知的病理生理作用。在生理条件下，低频率的缓慢内向电流可能有助于突触的可塑性和记忆的形成。然而，为了说明这一点，需要更多来自更大的神经网络或个体水平的实验证据。

文章在《中国神经再生研究（英文版）》杂志2024年 12月 12 期发表。