自闭症小鼠模型中星形胶质细胞对神经回路和突触平衡的调控作用：超越Gryllus bimaculatus提取物疗法的机制性见解

《Frontiers in Cell and Developmental Biology》：Astrocytic gatekeeping of neural circuitry and synaptic balance in an autism mouse model: mechanistic insights beyond Gryllus bimaculatus extract-derived therapy

　　自闭症谱系障碍（ASD）的神经保护机制研究：星形胶质细胞在VPA诱导模型中通过调节突触蛋白（如神经连锁素、突触体蛋白）和兴奋/抑制平衡相关转运蛋白（EAAT1/2、vGluT1、VGAT）的表达，其功能异常可被Gryllus bimaculatus提取物逆转。

　　该研究探讨了在自闭症谱系障碍（ASD）小鼠模型中，Gb提取物对星形胶质细胞在调节兴奋/抑制（E/I）平衡和突触发育中的作用。ASD是一种复杂的神经发育障碍，其特征包括社交沟通障碍、重复行为、兴趣受限以及社交互动困难。尽管已有大量关于神经元机制的研究，但越来越多的证据表明，胶质细胞——特别是星形胶质细胞——在维持突触稳态、调节神经递质传递和保护神经元免受兴奋性毒性方面发挥着至关重要的作用。然而，目前对星形胶质细胞在ASD发病机制中的功能贡献仍不明确。

在该研究中，研究人员使用了Gb提取物作为神经保护性生物探针，通过评估神经祖细胞（NPCs）、初级皮层神经元、星形胶质细胞以及神经元-星形胶质细胞共培养系统，探索了星形胶质细胞在ASD相关突触病理中的调节作用。研究发现，Gb提取物能够逆转VPA诱导的神经祖细胞增殖和分化异常，并恢复关键突触蛋白（如神经连接蛋白、神经元蛋白、突触前蛋白）的表达。此外，研究还发现，在ASD模型中，星形胶质细胞特异性标志物（如GFAP、EAAT1/2）以及与E/I相关的转运蛋白（如vGluT1、VGAT、GABA R1α、NMDA R1）的表达出现异常，而Gb提取物能够有效恢复正常。这表明Gb提取物可能通过调节星形胶质细胞的功能，对突触完整性及神经发育稳定性具有积极影响。

在实验设计方面，研究人员通过VPA诱导ASD模型，并使用不同剂量的Gb提取物进行干预。在实验过程中，Gb提取物的制备采用了水提法，即通过将干的Gb粉末与蒸馏水按1:10的比例在60°C下提取12小时，随后通过过滤、减压浓缩和冷冻干燥得到最终提取物。研究显示，Gb提取物的提取率为15.33%，并对其成分进行了分析，以确保其质量与纯度。此外，研究还对不同处理组的样本进行了统一处理，以保证实验数据的一致性和可比性。

在神经祖细胞的培养过程中，研究人员采用了一种改良的协议，从E15小鼠大脑中分离出NPCs，并在含有表皮生长因子（EGF）和成纤维细胞生长因子（FGF）的培养基中培养，以促进其增殖和分化。研究结果显示，VPA处理组的NPCs表现出显著的增殖增加，而Gb提取物的加入能够有效恢复其表达水平，使其接近对照组的水平。同时，VPA处理组的NPCs在分化过程中显示出表达水平的下降，而Gb提取物的加入则显著改善了这一现象，表明Gb提取物对神经祖细胞的发育具有积极的调控作用。

在研究中，研究人员还评估了Gb提取物对突触形成的影响。通过免疫荧光染色和Western blot分析，发现VPA处理组的突触前蛋白（如突触前蛋白）表达水平显著升高，而Gb提取物的加入能够有效降低这一异常，使其接近正常水平。这一结果进一步支持了Gb提取物在调节突触形成和神经网络稳定性方面的潜力。此外，研究还通过分析突触后蛋白（如NMDA受体1）和抑制性神经递质相关蛋白（如GABA受体1α）的表达，揭示了Gb提取物在恢复E/I平衡中的关键作用。

为了进一步探讨星形胶质细胞在E/I平衡调节中的作用，研究人员进行了神经元与星形胶质细胞的共培养实验。结果显示，VPA处理组的星形胶质细胞表现出GFAP表达显著增加，而Tuj-1表达（神经元分化标志物）则在神经元与星形胶质细胞均来自VPA处理组的情况下受到抑制。这表明星形胶质细胞在ASD模型中对神经元的分化和功能具有重要影响。同时，Gb提取物的加入能够显著降低GFAP表达，恢复正常水平，这提示Gb提取物可能通过调节星形胶质细胞的活性，进而改善神经网络的稳定性。

在讨论部分，研究人员指出，Gb提取物含有丰富的蛋白质、脂肪、纤维和灰分，其抗氧化和抗炎特性已被广泛研究。然而，其在神经保护方面的具体作用机制仍需进一步探讨。研究还提到，尽管Gb提取物的神经保护作用在ASD模型中得到了验证，但该研究未包括电生理记录、钙成像或行为分析，因此无法全面评估其功能影响。未来的研究应进一步结合电生理学方法和体内成像技术，以更深入地理解Gb提取物对神经网络功能的影响。

总的来说，该研究强调了星形胶质细胞在ASD病理中的关键作用，并展示了Gb提取物在恢复E/I平衡和突触功能方面的潜力。这些发现不仅为ASD的治疗策略提供了新的思路，也为利用天然生物活性化合物进行神经保护和突触稳态调控提供了科学依据。