三磷酸腺苷（ATP）作为自分泌和旁分泌嘌呤能信号分子，可释放至细胞外空间并参与正常细胞间通讯、损伤与免疫反应。作者此前报道了一种基于荧光蛋白的遗传编码 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器，可检测微摩尔水平的细胞外 ATP。本研究通过 ATP 结合位点定点突变和细胞表面展示优化，开发了第二代传感器 ECATS2，其对细...
星形胶质细胞是大脑中主要细胞类型之一，在维持神经元能量供应和代谢物稳态中起关键作用，其葡萄糖摄取与乳酸产生是重要的可观测代谢行为。为建立可规模化且功能可靠的体外星形胶质细胞模型，本研究比较了人诱导多能干细胞来源星形胶质细胞（hiAstrocytes）与人胎儿星形胶质细胞（HFAs）的葡萄糖和乳酸代谢周转。在相同定义培养基条件下，作者...
去甲肾上腺素对星形胶质细胞的代谢、神经保护和免疫调节功能具有强效影响。以往认为其作用均由质膜受体介导，但心肌细胞研究显示肾上腺素受体可定位于高尔基体和内质膜，并经转运体介导摄取进入细胞内。作者此前发现星形胶质细胞外核膜富含有机阳离子转运体3（OCT3），提示内质膜也可能发生肾上腺素能信号。本研究利用免疫荧光和Western blot...
甘氨酸是临床分析中重要生物标志物，参与多种生理过程，作为神经递质参与中枢神经系统抑制性和兴奋性神经传递，因此需要低成本甘氨酸检测工具。本文报道了一种基于黄素酶甘氨酸氧化酶（GO）的10 μm铂基电化学酶生物传感器，用于局部实时测量甘氨酸。通过对GO第244位点变体库进行高通量筛选，选择具有更高甘氨酸转化能力的H244K变体构建功能传...
近期荧光指示剂与成像技术的进步推动了对活细胞复杂信号过程（如钙离子活动模式）的功能成像研究。星形胶质细胞是脑网络的重要调节者，具有高度复杂的形态和自发钙活动，但领域缺乏标准化方法来分析与解释钙活动记录，限制了全球比较。本文提出一种基于生物物理的解析概念，用于解析钙生物传感器荧光中复杂时空变化，以理解潜在信号机制。作者开发了基于像素的...
谷氨酸转运体蛋白表达于神经元和胶质细胞，是决定胞外谷氨酸时空作用的主要调控者。谷氨酸对健康脑功能至关重要，但过量积累又与多种神经退行性疾病中的毒性相关。快速转运体介导的谷氨酸摄取主要发生在星形胶质细胞突起，可提高兴奋性网络活动效率并防止胞外谷氨酸毒性蓄积。谷氨酸转运体功能障碍被认为与阿尔茨海默病和亨廷顿病等多种中枢神经系统疾病相关。...
皮层扩散性抑制（CSD）是偏头痛病理生理中的病理性神经兴奋。由于谷氨酸受体拮抗剂可削弱CSD传播，清除细胞外谷氨酸的神经元（EAAC1）和胶质（GLAST、GLT-1）谷氨酸转运体可能决定CSD易感性。本研究利用EAAC1、GLAST和条件性GLT-1敲除小鼠，通过电生理、血流动力学和电化学分析评估CSD易感性变化。尽管GLT-1条...
在细胞培养中连续数小时至数天同时测量葡萄糖、乳酸和神经递质（如谷氨酸），能够更动态、纵向地反映神经细胞对药物和环境刺激的响应。与传统微加工相比，导电墨水的直接书写更便宜、快速且可定制，便于不同应用快速迭代。作者采用简单直接书写技术，将生物传感器阵列打印到细胞培养皿、柔性层压板和玻璃上，实现多分析物监测。墨水由 PEDOT:PSS 导...
本综述讨论星形胶质细胞中已知与推测的区室化 3',5'-环腺苷酸（cAMP）信号转导。星形胶质细胞已成为脑生理与病理中的关键细胞类型。近年来，cAMP 受到的关注少于 Ca2+，但其驱动细胞功能及响应胞内外刺激的能力可能不亚于 Ca2+。Ca2+ 与 cAMP 之间存在广泛串扰，且 cAMP 信号常发生在围绕多蛋白信号复合体的亚细胞...
谷氨酸是中枢神经系统主要兴奋性神经递质，其信号失调与癫痫、胶质瘤等神经病理状态密切相关。现有神经化学探针虽可检测谷氨酸，但难以在脑内多个位点连续、实时地测量谷氨酸动态，限制了对其时空机制的理解。为此，作者开发了一种酶基谷氨酸微生物传感器，采用陶瓷基底铂微电极阵列形式，通过滴涂谷氨酸氧化酶并电沉积m-苯二胺尺寸排阻层，实现多个记录位点...
脑内细胞外腺苷调节多种生理和病理过程，其动态变化复杂，反映昼夜节律、神经活动、代谢和疾病状态。由于缺乏简单可靠地测量组织腺苷时间依赖分布的方法，其动态机制尚未完全理解。本研究开发了一种名为腺苷传感器细胞的生物传感器，该细胞表达腺苷A1受体和基因改造G蛋白Gqi5，通过检测腺苷引起的细胞内钙升高来表征脑组织细胞外腺苷升高。将腺苷传感器...
此前已有报道，新生小鼠前额叶皮层表达功能性甘氨酸受体，但释放甘氨酸的细胞类型尚不清楚。作者假设星形胶质细胞可能是主要甘氨酸来源，并检测其甘氨酸释放特性；同时由于皮层存在大量多巴胺（DA）末梢，推测 DA 可能触发星形胶质细胞释放甘氨酸。研究结合两种方法验证：首先用氨基酸分析仪检测 DA 刺激后星形胶质细胞上清，发现显著甘氨酸峰；其次...
细胞与细胞外环境的通讯对其生理和病理功能至关重要，星形胶质细胞亦如此。目前星形胶质细胞与细胞外基质（ECM）蛋白相互作用的机制仍不清楚。透明质酸（HA）是脑内 ECM 的主要成分，其主要受体 CD44 表达于部分星形胶质细胞。由于星形胶质细胞功能与其形态变化密切相关，如突触间隙谷氨酸清除、迁移和星形胶质细胞增生，本研究考察透明质酸酶...
细胞质 NADH-NAD+ 氧化还原状态是细胞代谢的核心指标，也是活细胞中葡萄糖与乳酸代谢的重要反映。本文报道遗传编码荧光生物传感器 Peredox 在 NADH:NAD+ 比值传感范围内具有显著的荧光寿命变化，因此可利用具备荧光寿命成像功能的双光子扫描显微镜（2p-FLIM）和时间相关单光子计数（TCSPC）在活细胞中可视化细胞质...
本研究旨在阐明三环类抗抑郁药阿米替林（amitriptyline）诱导星形胶质细胞产生胶质细胞系来源神经营养因子（GDNF）的细胞内机制。既往研究表明，阿米替林通过单胺非依赖机制激活基质金属蛋白酶（MMP）/成纤维细胞生长因子受体（FGFR）/FGFR底物2β（FRS2β）/ERK级联从而促进GDNF产生，但其上游触发机制不明。作者...
背景：中枢神经系统胶质细胞通过释放谷氨酸等神经活性小分子直接影响神经元活动。可卡因长期暴露导致伏隔核核心区（NAcore）细胞外谷氨酸持续降低，影响与复吸易感性相关的突触可塑性。方法：作者在62只雄性Sprague Dawley大鼠、4只显性负性可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体（dnSNARE）小鼠及4只野生型同窝小鼠中...
本文综述糖原在中枢与外周神经系统支持轴突传导中的作用，重点讨论乳酸作为代谢信使与能量底物的意义。糖原由葡萄糖合成并主要储存于星形胶质细胞，可降解为葡萄糖-6-磷酸；在无糖或低糖条件下，组织糖原消耗可延迟动作电位失败，提示糖原通过代谢途径维持轴突功能。作者认为，星形胶质细胞将糖原代谢为乳酸，并通过单羧酸转运体（MCT）将乳酸转运至轴突...
本研究通过脊髓胶状质（SG）切片全细胞膜片钳记录，探讨星形胶质细胞与神经元之间经P2X7受体介导的谷氨酸和活性氧（ROS）释放相互作用。在低Ca2+/无Mg2+外液条件下，ATP和Bz-ATP诱导的内向电流显著增大，且Bz-ATP效应可被选择性P2X7受体拮抗剂A-438079抑制。神经元Bz-ATP电流可被离子型谷氨酸受体拮抗剂A...
星形胶质细胞形态可能受cAMP调节，并影响其与突触的结构关联。β-肾上腺素能受体（β-AR）可升高胞内cAMP浓度（[cAMP]i），但单活星形胶质细胞中β-AR介导cAMP信号的实时动态及其形态效应尚未研究。作者使用FRET cAMP生物传感器Epac1-camps，实时监测原代大鼠星形胶质细胞中[cAMP]i变化，并用共聚焦显微...
皮质畸形可导致难治性癫痫，但其致痫机制尚不清楚。本研究采用高速谷氨酸生物传感器成像，分析新生儿冻伤（FL）诱导的大鼠皮质畸形中谷氨酸能信号的变化。在2–8周龄大鼠非损伤新皮层切片中，电刺激诱发的谷氨酸信号沿内外轴对称、呈单调变化，并与短暂（约50 ms）的局部场电位（LFP）相对应。相比之下，FL皮质中的谷氨酸信号持续时间延长、幅度...