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弗吉尼亚理工大学的科学家揭示脑肿瘤会影响正常有用的细胞

当大脑受伤时,称为星形胶质细胞的星形脑细胞得以解救。对于神经胶质瘤-最常见的原发性脑肿瘤-这种保护作用是有代价的。

发表在《神经化学国际》上的一项新研究表明,神经胶质瘤改变了星形胶质细胞的功能,通常可以防止大脑被过量的兴奋性化学物质所淹没。这可能会导致许多脑癌患者的癫痫发作。

“癫痫发作是一种严重且使人衰弱的合并症,影响大多数患有原发性脑肿瘤的患者。不幸的是,癫痫病会大大降低生活质量,我们目前的抗癫痫药并非对所有患者都有效,” VTC的Fralin生物医学研究所和该研究的共同资深作者。

“我的实验室正在寻找其他有助于胶质瘤引起癫痫发作的细胞和分子靶标,到目前为止,我们发现的是围绕肿瘤形成疤痕的星形胶质细胞起着重要作用。”

胶质瘤是竞争性,快速增长的肿瘤,就像所有其他活细胞一样,它需要一种能量来生存。胶质瘤主要由神经胶质细胞组成,负责大脑的微脉管系统,从其他健康细胞中吸收新鲜的营养。肿瘤还会释放谷氨酸(一种兴奋性神经递质)的毒性水平,可以杀死大脑密密麻麻的健康神经元,从而为癌症的生长提供空间。大量的谷氨酸还可以使更多的神经元变得活跃,从而导致癫痫发作。

星形胶质细胞迅速使肿瘤瘢痕形成,以保护大脑免受进一步损害-但这是有代价的。

弗吉尼亚理工学院副教授罗贝尔说:“在通常情况下,您希望星形胶质细胞能缓冲任何额外的谷氨酸。它们的一部分工作是通过去除过量的谷氨酸和钾来维持神经元的平衡,稳态。”神经科学学院和弗吉尼亚理工大学Carilion医学院。“就像微型吸尘器一样,它们可以整理神经细胞和漂浮在脑细胞中的离子。”

但是包裹神经胶质瘤的星形胶质细胞根据其与癌症的接近程度表现出不同的分子特征。直接接触肿瘤的细胞被拉长和肿胀,模仿了与癫痫相关的其他脑损伤(例如中风或身体创伤)的反应。

电生理学和染色实验表明,拉伸细胞还缺乏在星形胶质细胞内携带钾和谷氨酸所需的蛋白质的适当定位或功能。这些细胞还失去了至关重要的酶促过程,该过程将谷氨酸转化为谷氨酰胺,谷氨酸是神经元用来抑制活性的分子。

在这种情况下,大脑的兴奋和抑制技巧之间的微妙平衡会出现问题。

星形胶质细胞功能异常状态加剧了从肿瘤中释放出的谷氨酸的毒性水平,破坏了健康的神经元。Sontheimer领导的先前研究表明,悬浮在脑细胞之间的液体达到了有害的兴奋性水平-足以引发癫痫发作。第一次发作后,所涉及的电路会得到优先加强,从而使将来发作的可能性更大。

Robel说:“肿瘤是一种动态的活组织,它向周围的神经胶质细胞和神经元发送和接收化学信号,从而影响其行为。”“我们看到的是,星形胶质细胞功能和神经胶质瘤反应形态的这些非常细微的变化可能会对患者产生很大的影响。”

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