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越活跃,反而越少抓挠?慢性瘙痒中的星形胶质细胞新角色

CNS neuroscience & therapeutics · 2026-09-01

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CNS neuroscience & therapeutics · 研究前沿

越活跃,反而越少抓挠?慢性瘙痒中的星形胶质细胞新角色

从细胞形态到神经元信号,一项小鼠研究揭示前扣带皮层星形胶质细胞调节慢性瘙痒及伴随行为的潜力。

原论文 Figure 2D 中小鼠与星形胶质细胞三维重建的示意

痒起来时,抓挠似乎是最直接的回应。但当瘙痒持续存在,变化也会越过皮肤:动物减少对开放空间的探索,奖赏偏好与应对行为随之改变。大脑如何参与这场持续的感官困扰?2026 年《CNS Neuroscience & Therapeutics》的一项研究把目光投向前扣带皮层(ACC)中常被神经元抢去风头的星形胶质细胞。它们在慢性瘙痒中已经变得更活跃,而进一步增强其活动,带来的却是抓挠减少。这一看似反直觉的结果,为理解感觉与情绪的联系打开了新的窗口。

关键发现

在 DCP 慢性瘙痒小鼠中,增强 ACC 星形胶质细胞活动减少抓挠并改善多项伴随行为,同时提高局部兴奋性神经元钙信号以及 D-丝氨酸、ATP 水平。

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持续瘙痒,也改变了动物与环境相处的方式

在 DCP 诱导的过敏性慢性瘙痒模型中,小鼠出现皮肤红斑、脱屑和抓伤,抓挠次数也明显增加。与此同时,它们在旷场中心和高架十字迷宫开放臂停留更少,对较为暴露的空间表现得更加回避。皮肤上的刺激,与大脑组织行为的方式产生了联系。

这种变化还延伸到其他行为:悬尾和强迫游泳中的不动时间增加,蔗糖偏好降低,进食潜伏期延长。总体运动距离、接触食物的潜伏期与家笼进食量则基本保持不变。多项读出共同描绘出一个既有抓挠、又有探索和动机改变的动物状态,也让 ACC 成为值得关注的调节位置——这个脑区参与感觉信息与情绪、行为选择之间的联系。

数量相近,形态和钙活动却变了

在 ACC 中,研究者发现星形胶质细胞的改变首先体现在形态上。S100β 阳性细胞数没有明显增加,但 GFAP 相关荧光增强;三维重建中的细胞面积、突起总长度、分支点和交叉密度也随之增加。变化并非来自简单的细胞扩增,而是已有细胞重新展开了它们的结构。

这些细胞也在动物抓挠时发出动态信号。与抓挠起点对齐的活体记录显示,星形胶质细胞钙信号升高;脑片中,ATP 诱发的钙响应在胞体和主要分支增强,细末端分支的响应则变化不明显。从整群细胞到同一细胞的不同区室,慢性瘙痒留下的印记有着不同层次。

原论文图 2形态重塑与抓挠相关钙活动
形态重塑与抓挠相关钙活动
原论文 Figure 2。A–C 展示 GFAP/S100β 标记,D–I 展示星形胶质细胞三维重建与形态量化,J–O 展示抓挠起点附近的活体钙活动。慢性瘙痒伴随形态和动态信号改变,细胞数量保持相近。
来源:Fan Z et al. · CNS neuroscience & therapeutics · CC BY
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增强胶质活动,抓挠反而减少

观察到细胞变得更活跃后,研究者继续追问:这种反应究竟怎样影响行为?当 ACC 星形胶质细胞活动进一步增强,DCP 小鼠抓挠次数减少,旷场中心和开放臂停留增加;不动时间下降,蔗糖偏好上升,进食潜伏期缩短。家笼进食量仍保持相近。细胞层面的调节,带来了跨越多项行为读出的变化。

另一方向的调节却呈现不同结果:抑制星形胶质细胞活动后,抓挠及这些伴随行为没有显著变化。增强与抑制的作用并不对称,提示慢性状态下的胶质细胞参与一个具有状态依赖性的网络。已出现的胶质反应,并未耗尽这类细胞对局部网络和行为的调节空间。

原论文图 4增强胶质活动后的行为变化
增强胶质活动后的行为变化
原论文 Figure 4。C 展示抓挠,D–E 展示探索行为,F–I 展示不动时间、蔗糖偏好与进食潜伏期,J 展示家笼进食量。Gq 激活改善多项行为,Gi 抑制后的相应行为变化不显著。
来源:Fan Z et al. · CNS neuroscience & therapeutics · CC BY
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抓挠减少,与神经元信号增强同时出现

星形胶质细胞并不独自工作。在 DCP 模型中,ACC 的 FOS 阳性神经元增加,CaMKII 阳性兴奋性神经元在抓挠期间也表现出更强的钙信号。当研究者同时观察胶质调节与神经元响应,增强星形胶质细胞活动提高了神经元钙响应,抑制胶质活动则使这一响应下降。两类细胞之间的联系由此进入视野。

有趣的是,抓挠减少与兴奋性神经元总体信号增强同时出现。更强的群体活动,并没有在这里对应更严重的瘙痒行为。这一结果让问题从“活动强不强”转向“哪些细胞被招募、怎样协同”:局部细胞群的组成与网络连接,可能决定相同方向的活动变化如何转化为不同的行为。胶质细胞对神经元的影响,也成为继续追踪行为变化的重要线索。

原论文图 5胶质调节与兴奋性神经元响应
胶质调节与兴奋性神经元响应
原论文 Figure 5。A–G 展示 DCP 相关神经元活动,H–L 展示星形胶质细胞调节期间的 CaMKII 阳性细胞记录;J–L 显示胶质激活与抑制对应方向相反的神经元钙响应。
来源:Fan Z et al. · CNS neuroscience & therapeutics · CC BY
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D-丝氨酸与 ATP 浮出水面

细胞之间如何传递这类调节?研究者检测了 ACC 中多种与胶质通信有关的分子。DCP 后,D-丝氨酸和 ATP 水平下降;L-乳酸、谷氨酸、甘氨酸及 GABA 水平则没有显著变化。当星形胶质细胞活动增强,D-丝氨酸和 ATP 水平又随之提高。这种选择性的变化,为连接胶质活动与神经元响应提供了两个分子候选。

D-丝氨酸参与 NMDA 受体调节,ATP 则能够通过嘌呤能信号影响神经元,两者都有连接细胞活动的生物学基础。在这项研究中,它们的组织水平与胶质调节一起变化,勾勒出一条值得深入追踪的通信线索。下一步,分子的释放来源、局部受体及其对行为变化的贡献,将帮助这幅细胞间通信图景变得更加清晰。

原论文图 6D-丝氨酸与 ATP 的选择性变化
D-丝氨酸与 ATP 的选择性变化
原论文 Figure 6。A–F 比较假处理与 DCP 组的六种分子组织水平,G–H 展示星形胶质细胞调节后的 D-丝氨酸与 ATP 水平。两种分子的选择性变化提供了细胞间通信的候选线索。
来源:Fan Z et al. · CNS neuroscience & therapeutics · CC BY
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星形胶质细胞,也能重塑感觉与行为的联系

这项研究把慢性瘙痒中的胶质反应,从一个伴随细胞标记带到了行为调节的中心。结构重塑、区室钙活动、神经元响应与分子水平相互呼应,却并非总朝着同一方向移动。正是这种层次丰富的关系,让“细胞更活跃、抓挠反而减少”成为理解皮层网络的一条重要线索。

目前的发现来自成年雄性小鼠的 DCP 过敏性慢性瘙痒模型。围绕其他瘙痒来源、不同性别,以及 ACC 内具体细胞群和通信路径的研究,将进一步描绘这类调节的适用范围。对持续瘙痒的理解,也因此多了一种视角:除了追踪神经元如何报告刺激,还可以关注胶质细胞如何参与组织大脑的回应。

论文信息

Fan Z, Shi X, Wu Y, Ma N, Dai Z, Wang L, Jin Y, Zhu Y, Chen Y, Zhang H, Zhang H, Wu S, Huang J.
Anterior Cingulate Cortex Astrocytes Regulate Chronic Itch and Comorbid Negative Emotional Disorders in Mice
CNS neuroscience & therapeutics · 2026-09-01
DOI: 10.1002/cns.71165