Vincent Prevot、Bénédicte Dehouck、Ariane Sharif、Philippe Ciofi、Paolo Giacobini 和 Jerome Clasadonte 是本文的主要作者,研究工作由以下机构完成:INSERM, Laboratory of Development and Plasticity of the Neuroendocrine Brain, Jean-Pierre Aubert Research Center, U1172 Lille, France;University of Lille, FHU 1000 Days for Health, School of Medicine, France;INSERM, Neurocentre Magendie, U1215 Bordeaux, France;以及 Université de Bordeaux, France。该文章发表于2018年《Endocrine Reviews》第39卷第3期,页面为333-368。
本文是一篇综述性文章,讨论了下丘脑室管膜下组织中一种特化的胶质细胞——tanycytes(室管膜下细胞)的多种功能,从生殖、代谢调节到脑与周边器官信号的双向传递。文章综合了近年来有关tanycytes的研究进展,分析了其在神经内分泌调控中的重要作用及潜在的治疗应用。从文章中,我们可以总结几个主要观点,并逐一展开。
tanycytes 是一种位于下丘脑中第三脑室底部的特化胶质细胞,形态上类似于胚胎时期的放射状胶质细胞。其细胞体沿脑室壁排列,长长的突起可延伸到下丘脑实质或脑表面。文章指出,tanycytes 根据其在第三脑室的位置分为四种亚型:α1、α2、β1 和 β2,所功能多样。α1 和 α2 tanycytes 主要分布在脑室侧壁,而 β1 和 β2 tanycytes 多分布在第三脑室底部,尤其是在视交叉后区周围。研究表明,tanycytes 同时具备屏障和信号感知功能,通过调控血液-脑脊液屏障(blood-cerebrospinal fluid barrier, BCSFB)和与血管周围神经元的相互作用,在生殖和能量代谢等多个重要下丘脑神经内分泌轴中发挥作用。
支持此观点的关键证据包括tanycytes 可识别血糖水平,并可通过形态重塑适应动物的生理状态。此外,tanycytes 在成年大脑某些区域继续表现出神经干细胞(neural stem cell, NSC)特性,其分子生物学和结构机械特性因所在区域的不同而异。
tanycytes 的“多功能性”是文章的最大讨论亮点之一。具体而言,作者指出tanycytes 能够: 1. 动态调控神经肽(neuropeptides)分泌至垂体门脉循环; 2. 充当血液和脑脊液之间的屏障; 3. 感应血液循环中的代谢信号并将其传递给调控摄食的下丘脑神经元。
这些功能高度依赖于tanycytes 的形态可塑性,例如体末端突起的缩回/延展。文章强调,如血糖下调时,tanycytes 可重组其与脑脊液和透孔状毛细血管的联系,通过改变紧密连接蛋白表达模式(如claudin-1),调节外源分子的通透性。这一现象通过荧光可视化老鼠下丘脑微血管中循环分子扩散的研究得到了验证。
关键数据包括在禁食24小时后,转运微血管穿孔数量的显著增加,以及伴随的分子转运和血糖进入下丘脑弓状核(arcuate nucleus, ARH)量的四倍提升。这表明tanycytes 是下丘脑血管和脑屏障调节的重要枢纽。
能量代谢的调节依赖于外周信息和大脑神经元网络之间的对话,而tanycytes 位于这种对话的“交叉口”。文中细致分析了tanycytes 的葡萄糖感应特性,指出其依赖类似胰腺β细胞的分子机制进行感应,包括葡萄糖转运蛋白(GLUT2)的表达与磷酸化。更有趣的是,tanycytes 可快速生成胞内钙信号并通过释放三磷酸腺苷(ATP)等旁分泌因子影响近邻的神经元。实验证据表明,tanycytes 在急性脑切片中对局部葡萄糖水平变化高度敏感,且会通过P2Y1受体激活释放Ca2+信号波。
此外,作者还提到tanycytes与脂肪酸、氨基酸等其他代谢物感应方面可能的潜在功能,但目前在文献中证据有限,有待进一步研究。
在生殖调控中,tanycytes 被认为对促性腺激素释放激素(gonadotropin-releasing hormone,GnRH)的释放有重要影响。GnRH分泌末梢常被tanycytes环包,形成机械屏障,阻止GnRH直接接触下丘脑-垂体门脉系统的毛细血管。文章中的超微结构实验数据证明在啮齿动物的发情周期的不同阶段,tanycytes 屏障能力的变化如何影响GnRH的释放。例如,在黄体期,tanycytes 的扩展足突封闭GnRH分泌末梢,而在排卵高峰期其突触缩回,使神经末梢直接暴露于毛细血管。
另一方面,tanycytes 通过与GnRH神经元的交互作用,展现出周期性可塑性,这种相互作用在一定程度上由雌激素和孕激素信号介导。作者特别提到分泌半胱氨酸类蛋白样信号(如semaphorin-7A)的角色,作为雄激素信号的下游调控因子。
文章最后总结了tanycytes 在代谢疾病(如肥胖)和生殖系统障碍(如不孕症)治疗的潜在应用。鉴于其在调控粘膜屏障和介导神经内分泌信号转导中的作用,作者预测未来的靶向tanycytes 的新药可用于改进代谢和生殖健康。当前急需突破的难点包括解开tanycytes 分子异质性、功能性分区域模式及其对外周和中枢信号整合的机制。
这篇文章系统地梳理了tanycytes 在下丘脑中关键生理功能的研究进展。通过介绍多方面的实验研究和理论推测,文章强调了tanycytes 作为连接外周与中枢信号的中枢节点的重要性。特别是在现代医学背景下,了解血液屏障功能与代谢/生殖调节间的关联,能够为相关疾病的精准医疗提供新的理论支点和干预思路。同时,文章指出了未来研究中应关注的功能领域和探索方向,为进一步理解tanycytes 的生物学角色奠定了基础。