[新知] 呼吸新鮮空氣對於大腦膠狀細胞
星形膠狀細胞在調節呼吸上可能具有重要作用。
一種被認為是負責支持其它細胞的腦細胞，可能有一個以前沒有料到的作用一控制呼吸。
星星形狀的細胞被稱為星狀細胞(astrocytes)，存在於大腦和脊髓，根據在Science
today網站上發表的一項研究，該細胞可以'感覺'二氧化碳在血液中的濃度變化並且刺激
神經元調節呼吸。這一研究發現在某些還不太了解的呼吸系統疾病中(如嬰兒猝死)，星形
膠質細胞在其中可能扮演了一些角色。
星狀細胞是神經膠質細胞的一種類型 - 最常見的一種腦細胞，其數量遠遠多過於神經元
。倫敦大學學院的生理學家Alexander Gourine(該研究的作者之一)解釋到：「從歷史上
看，膠質細胞僅認為是將大腦'黏'在一起，提供神經細胞結構和營養支持，但不是很多。
」“ 這老教條現在正在發生顯著變化；最近的一些研究表明，星狀細胞實際上可以幫
助神經元處理信息。”
一個在倫敦大學學院的神經科學家David Attwell(他沒有參與這項研究)說到：「最重要
的方面是，這項研究將大大地改變關於如何控制呼吸的想法」，多麼美麗且令人興奮的一
個研究阿！
在運動過程中，二氧化碳的量在血液中增加，使得血液變得更酸性。到現在為止，人們認
為這 pH值的變化是由專門的神經元'感覺'的，而這個神經元發信號到肺部以便排出更多
的二氧化碳。但研究發現星狀細胞也可以感覺到這種pH值的增加 - 這個變化導致在細胞
中鈣離子(Ca2+)濃度增加和化學信使adenosine-5'-triphosphate（ATP）的釋放。研究人
員認為ATP會刺激附近的神經元，而這些神經元涉及呼吸；所以反過來又引發呼吸的增加
使過多的二氧化碳可以從血液中排除。
其中一個小組使用的技術是插入一個基因編碼 - 一種鈣敏感的熒光蛋白，Case12，插入
到活生生的老鼠腦中，伴隨一個子序列，以便保證基因的表達只在星狀細胞。當光線照在
腦，Case12的螢光亮度會與星狀細胞中的鈣濃度相對應。該研究小組發現當pH值降低時，
鈣會有一個立即的增加。實驗還顯示出這些反應 pH值變化的星狀細胞位於延髓 -一個眾
所皆知大腦用來感覺血液中化學成份的區域。研究小組使用老鼠腦幹和細胞培養模型都觀
察到類似的結果
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研究人員希望這一發現可能有助於了解呼吸衰竭的疾病，如嬰兒猝死綜合症，也稱為嬰兒
猝死，且具有潛在致命的症候群被稱為Ondine's curse。如果在膠質細胞功能的問題可以
被證明是導致這些條件，那麼星狀細胞也許可以在未來發展有針對性的治療方法。
波士頓馬薩諸塞州塔夫茨大學醫學院的神經學家Philip Haydon說：「該研究是美麗且令
人興奮的」。“下一個步驟將有選擇性地阻止星狀細胞的鈣信號或ATP的釋放，然後驅使
pH值變化，看看會發生什麼 - 這將決定是否星狀細胞在控制呼吸是絕對必要的。”
Gourine同意開發工具來抑制這種星狀細胞的反應是重要的，但是他說這是一個“重大挑
戰”。
加拿大溫哥華，不列顛哥倫比亞大學的蜂窩神經學家Brian MacVicar說：對星狀細胞和神
經元之間的相互作用已經有一些分歧。他說這個問題是星狀細胞是否真能足夠快速的經由
影響神經元活動來改變正在進行的行為，或者假使他們有一個比較被動的角色。
他說：“這裡顯示星狀細胞迅速作出反應 - 在幾秒鐘內 - 以一種生理刺激。”，此論文
的影響將說服最頑固懷疑的人：星狀細胞可以改變神經元的活動對刺激的反應，進而改變
行為上的反應”
但一些研究人員說，從這些動物實驗數據來做解釋時要注意。 Attwell：「每個人或許認
同，在細胞培養中星狀細胞可以發送信號到神經元。但問題是，當你想要移動到有生命的
有機體時，它有更複雜的數據解讀，特別是要確定到底是什麼信號機制。”
來源出處：Nature News
http://www.nature.com/news/2010/100715/full/news.2010.355.html
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