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浙大学者发现“久居兰室而不闻其香”的新奥秘

发布时间:2020-09-29来源:浙大新闻办作者:柯溢能 卢绍庆0

山寺月中寻桂子,郡亭枕上看潮头。”每年九十月份的杭城,到处都充盈着桂花的香气。随着时间的推移,大家总会觉得香气越来越淡了。除了桂花自然凋落的客观原因外,其实人的嗅觉适应性也起了很大的作用。正所谓“久居兰室而不闻其香”,神经系统对外界刺激的响应,会随着时间的拉伸而降低。

一直以来,科学界都认为嗅觉适应性是由神经系统中的神经元“麻痹”所造成的。近日,澳门银河娱乐网站脑科学与脑医学学院康利军教授团队和段树民院士团队合作,在国际知名期刊《神经元》(Neuron)发表了题为“Sensory glia detect repulsive odorants and drive olfactory adaptation”的研究论文。该研究首次发现外周神经胶质细胞可以直接感受环境气味刺激,并通过GABA神经递质,实时抑制嗅觉神经元的活性,从而引起嗅觉适应性。这一研究开拓了人们对胶质细胞功能的认知。

论文共同第一作者为澳门银河娱乐网站脑科学与脑医学学院博士研究生段夺、张虎、岳晓敏和范月丹,共同通讯作者为康利军教授和段树民院士。


让气味“归零”

神经胶质细胞是神经系统的重要组分,对于神经元的发育、功能和健康至关重要,其功能异常直接导致各种神经精神性疾病。相对于神经元,神经胶质细胞一般不形成典型的神经突触结构、细胞膜电兴奋性比较低,因此曾经长期被认为是“惰性”的组织,通过对神经元的支持、保护和营养等方式发挥作用。

胶质细胞与神经元如同一对孪生兄弟相伴而生。“以前的理解,遇到刺激是神经元冲锋在最前面,而胶质细胞则比较惰性,不那么活跃。”康利军介绍。

但这次他们通过实验发现,胶质细胞可以直接感受气味,同时还可以通过感知气味产生嗅觉适应。

异戊醇是一种脂溶性物质,天然以酯的形式存在于草莓、薄荷及朗姆酒等中,可作食用香料,也是制作香水的原料,当浓度低时芳香四溢,而浓度过高时则是发出臭味。康利军和段树民合作团队通过高浓度的异戊醇对模式生物秀丽隐杆线虫的头部化感器进行刺激,发现了嗅觉神经元和胶质细胞的钙离子都升高,而且都可以独立感受到这个气味。

与此同时,科研人员通过一系列的实验发现,胶质细胞在感受到外界刺激后,还会释放出具有抑制性的GABA神经递质,进而控制神经元使其对气味的敏锐度降低。“胶质细胞的这个主动作为,让神经元对重复性或持续性刺激变得反应迟钝,产生了环境适应性。”康利军说,这就好像是一个电子归零器,虽然已经有了刺激的信息但都被削弱了,进而减缓甚至不产生对刺激的响应。“表现为虽然有气味,但是闻不出来了。”

图:胶质细胞和神经元共同编码嗅觉信息


有助于研究神经精神疾病发生机理与相关药物开发

神经细胞的特征在于要张弛有度,如果始终处于激活的过度兴奋也不利于神经元功能的维持,因此信息的归零显得尤为必要。康利军表示,对胶质细胞功能的新认知,对于未来通过胶质细胞调控神经元和神经功能开拓了新思路。例如,对于阿尔兹海默症等产生的嗅觉退化和感觉功能障碍,就可以开拓新的药物分子靶标。

这项研究揭示了神经胶质细胞在感觉生成调控中的主动、实时的作用,并从分子和环路水平揭示了嗅觉适应性的产生机制,为充分阐明神经胶质细胞的生理功能和感觉适应性的生成机制奠定了科学基础,并提示神经胶质细胞及其相关分子在神经精神疾病发生与相关药物开发中潜在的意义。

该研究得到了澳门银河娱乐网站徐素宏教授、王志萍教授、中国科技大学温泉教授、澳大利亚莫纳什大学刘杰教授等团队的支持。该研究主要受国家自然科学基金、国家重点研发项目、中国博士后科学基金、中国博士后创新人才支持计划、广东省科技计划项目和中央高校基本科研业务费等资助。

(文  柯溢能 /摄影 卢绍庆 部分图片由课题组提供)