对大脑的微观成像揭示介导神经血管的偶联的机制

2020-03-12 绿谷生物 Nature
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适当的脑功能依赖于神经血管耦合:神经活动迅速增加局部血流以满足区域脑能量需求的瞬间变化。神经血管偶联是脑功能成像的基础;神经血管偶联受损与神经变性有关。然而科学家们对神经血管耦合潜在的分子和细胞机制仍然知之甚少。传统观点认为,神经元或星形胶质细胞释放血管舒张因子,直接作用于平滑肌细胞(SMCs),诱导动脉扩张,增加局部血流。

而近日在一篇发表在《Nature》上的研究中,研究人员使用双光子显微镜同时对胡须刺激下的清醒小鼠的桶状皮层的神经活动和血管动力学进行了成像,发现小动脉内皮细胞(aECs)在介导神经血管耦合中发挥了积极作用。研究人员发现aECs与中枢神经系统的其他血管内皮细胞不同,具有丰富的小凹。在aECs(而不是邻近的SMCs)中去除小凹的急性遗传扰乱,破坏了神经血管耦合。
 
值得注意的是,aECs中的小窝功能独立于内皮NO合成酶(eNOS)介导的NO通路。小窝和eNOS的消融完全消除了神经血管耦合,而单个突变体表现出部分损伤,说明aECs中小窝介导的通路是神经血管耦合的主要贡献者。
 
总的来说,这项研究结果表明,血管舒张主要是由内皮细胞介导的,内皮细胞通过依赖于小泡的途径将来自中枢神经系统的信号积极地传递给SMCs。
 
参考资料:

Chenghua Gu et al. Caveolae in CNS arterioles mediate neurovascular coupling Brian. Nature. 2020. DOI https://doi.org/10.1038/s41586-020-2026-1