小胶质细胞(microglial,以下简称小胶)是中枢神经系统(CNS)主要的免疫活性细胞,与其它组织的吞噬细胞同源,均由胚胎早期卵黄囊的红髓系祖细胞分化而来。虽然小胶的特性与其它髓系来源的细胞有显著差异,但也会表达一些典型的巨噬细胞标记分子,包括糖蛋白F4/80和CD68、趋化因子受体CX3CR1、整合素CD11、巨噬细胞集落刺激因子-1受体(CSF-1R)。小胶也表达一种白细胞标记分子——CD45,但比起如血管周围或脑膜的其它CNS巨噬细胞来说,其表达水平相对较低。
小胶的形态会随着功能状态不同而发生变化。在正常大脑中最常见的小胶形态是——小小的杆状胞体上伸出许多细长的突起,突起上又有一级又一级的细小分支,用来实时探查监控周围的环境。
毋庸置疑,小胶对CNS功能的维持是至关重要的,其多变的形态说明了它们具有多重的功能。在正常生理条件下,小胶的主要功能是吞噬凋亡的细胞和碎片、在神经发育过程中清除额外的神经连接、监控突触功能状态、支配成人的神经再生。
在病理条件下如CNS发生损伤时,它们的主要功能便是调节大脑的神经免疫反应,控制炎症进展。虽然目前对小胶的功能已有显著进展,但关于它们的一些基本生理特点还未完全明白,比如随着年龄变化,小胶是如何调控自身稳态和维持自身细胞数量的。
关于小胶的前世到底是谁,之前众说纷纭,直到有人在胚胎第8天(E8.0)在卵黄囊中找到了表达F4/80+/CD11b+的小胶前体细胞。在E8.5时大脑原基中存在三种可能的小胶前体细胞,在E10.5时经过大量增殖达多细胞。
在E10.5时,造血干细胞(HSCs)产生,在分化之前迁移至肝脏和骨髓。而小胶的出现是在E9.5,在HSCs出现之前,说明其来源并不是HSCs。而在E7.0至E9.5之间,原始巨噬细胞和红细胞出现,也包括分化小胶的红髓系祖细胞子集。(如上图所示)
小胶的生长发育与大脑的发育步调一致,存在三个过程(早期、成熟前、成熟)不同时间段有不同的调控机制。如在成熟大脑中,转录因子MAFB起主要作用,如果敲除MAFB引起小胶紊乱。在出生后第二周,小胶就已经成熟,表达TMEM+,这时的小胶数量急剧增长到达顶峰,分布至各个脑区。
有人疑问,这些增加的小胶仅仅由大脑本身存在的小胶分裂而来呢,还是来自血液中单核细胞的分化?后来实验证明了出生后的小胶增殖仅仅来自小胶自身的分裂增殖。(如下图所示)
此外,小胶还介导突触功能和数量的调控,可发现CX3CR1-/-小鼠(出生后小胶的密度会暂时性地降低)突触修剪减少,以及大脑神经环路发育延迟。
参考文献:Astoryofbirthanddeath:Insightsintotheformationanddynamicsofthemicroglialpopulation
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