科学汇|为什么第二波桂花没有那么香了?这种“懒惰”的细胞大家了解下

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钱江晚报·小时新闻  王湛 通讯员 邱伊娜

山寺月中寻桂子,郡亭枕上看潮头。”如果用味道来形容杭州的九十月份,桂花香一定拔得头筹。但我们经常发现,桂花味闻久了,似乎变得越来越淡,甚至最后都感觉闻不到香味了。

其实,这不光是桂花本身的香味消褪,也是“嗅觉适应性”在产生作用——神经系统对外界刺激的响应,会随着时间的拉伸而降低。而前不久,浙江大学脑科学与脑医学学院康利军教授团队和段树民院士团队合作,在国际知名期刊《神经元》发表最新研究文章,发现嗅觉适应性的产生与外周神经胶质细胞相关。

神经胶质细胞,经常被科学家们称为“惰性细胞”。本期让我们一起来看看,这“懒惰”的胶质细胞,是怎么对嗅觉起作用的吧!

一把钥匙开一把锁

我们如何分辨不同的气味

众所周知,构成我们神经系统最基本的神经细胞是神经元,神经元上树枝状的神经末梢分布在我们身体的各个位置。

一旦感受到外界刺激,神经元会将刺激转化为生物电信号,传递至大脑。比如我们的手指被针扎了一下,分布在手指上的外周神经系统的神经末梢受到刺激,生物电信号就会立刻传递到我们的中枢神经系统—脊髓和脑,脊髓和脑接收处理讯号后做出指令。于是,在这种刺激下,我们本能地把手缩了回来,同时感觉到疼痛。

同样的,在我们的鼻腔顶部,分布着很多嗅觉神经元,当空气中的气味分子进入我们的鼻子,就会刺激嗅觉神经元的神经末梢,产生神经电化学信号,信号传送到大脑,嗅觉就产生了。

那为什么我们能闻到各种各样的气味呢?

“气味分子和嗅觉神经元的结合是一个‘锁-钥’模型。”康利军介绍,我们人类有成百上千种气味受体基因,每一种受体能探测到一种或几种特定的气味,就像一把钥匙只能开一把锁。

不同的受体相互排列组合,我们就能分辨出成千上万种气味。

对气味的敏感程度,也和这些受体基因有关,有些人对味道不敏感,极有可能是遗传因素导致。

让人“久居兰室而不闻其香”

其实是对我们的一种保护

秋天来临,会有那么一瞬间,我们沉浸在桂花的香气之中,但是没过多久,我们就渐渐感觉不到桂花的气味了。如之前所说,我们的嗅觉具有适应性。

嗅觉适应性的产生和胶质细胞息息相关,那么我们先来简单认识下“胶质细胞”——它全名叫神经胶质细胞,是神经组织中除神经元以外的另一大类细胞,也有突起,但无树突和轴突之分,广泛分布于中枢和周围神经系统。在哺乳类动物中,神经胶质细胞与神经元的细胞数量比例约为10:1。

康利军团队发现,胶质细胞独立感受到气味的刺激以后,会释放出一种叫GABA的神经递质,它会抑制神经元对气味刺激的反应,使神经元变得迟钝,这一系列反应通常在几分钟之内就开始发生了。

这也许就是我们在桂花飘香的秋天,渐渐闻不到桂花的主要原因之一。而胶质细胞抑制神经元感受气味刺激,实际上是一种保护行为。

为什么这么说?原来,我们的神经系统要保持健康,神经细胞就要张弛有度,如果传递讯息的神经元始终处于过度兴奋的状态,神经元就会受损,而这种损坏往往无法修复。

在遇见浓度不高的气味刺激时,神经元自身带有一定的适应性,渐渐调整自己的状态;一旦遇见高浓度的强烈气味,神经元的自我调节就不够用了,胶质细胞便开始大显身手——它像一个“归零器”,让神经元在高浓度的气味刺激下的反应“归零”,从而能接收其他气味作出反应,也不会因为过度兴奋而受损。不然,我们的嗅觉可能就会沉溺在桂花香味中,再也无法感受到别的气味了。

这一发现,让我们对胶质细胞功能有了全新的认知,对于未来通过胶质细胞调控神经元和神经功能开拓了新思路。例如,对于阿尔兹海默症等产生的嗅觉退化和感觉功能障碍,就可以基于胶质细胞开拓新的药物分子靶标。

兴趣小组

这种“懒惰”的细胞

也能闻到“气味”

我们的神经组织除了神经元,还有一类重要的细胞——神经胶质细胞。神经胶质细胞与神经元如同一对孪生兄弟相伴而生,胶质细胞通常对神经元起着支持、保护、营养等作用,悉心呵护着它。

因为不似神经元一般敏感、兴奋,胶质细胞被长期认为是一种“惰性”组织。

但这次康利军团队通过实验发现,看似“懒惰”的胶质细胞可以直接独立感受气味,作出反应。

异戊醇是一种脂溶性物质,草莓、薄荷以及朗姆酒中都含有这种物质,它可以用来制作香料。康利军团队用高浓度的异戊醇刺激生物医学实验中常用到的模式生物——秀丽隐杆线虫,发现线虫的神经元和胶质细胞对这种气味刺激都作出了独立反应。

“以前的理解,遇到刺激是神经元冲锋在最前面,而胶质细胞则比较惰性,不那么活跃。”康利军介绍。但实验结果显示,胶质细胞接受气味刺激时,不依赖神经元单独作出了反应。

为了找到让神经元和胶质细胞作出反应的基因受体,康利军团队从1300多个嗅觉受体基因中寻找响应异戊醇的受体,“通过基因编辑逐一敲除这些基因基因,观察刺激反应-现象是否存在,”康利军说,“测试一个基因大约需要一个月左右。”虽然可以同步检测多个不同的基因,这也是一项繁杂而又艰苦的工作。

最后,团队发现了两个对异戊醇产生反应的受体基因——STR-61和SRH-79,前者存在于神经元中,另一个则在胶质细胞里,也就是说,SRH-79让胶质细胞能独立感受气味刺激。

考考你

“为什么神经胶质细胞被长期认为是一种“懒惰”的组织?”

-----因为神经胶质细胞不像神经元一样敏感、兴奋。

“为什么说嗅觉适应性跟胶质细胞有关?胶质细胞的这种功能,有什么生理意义?”    

-----因为胶质细胞可以直接感受气味,并通过GABA神经递质抑制神经元对气味的响应,从而促进嗅觉适应性的形成。胶质细胞的这种功能,可以帮助神经元在高浓度气味刺激下的反应“清零”,防止神经元因为过度兴奋而受损,并维持神经元对其他气味刺激的接收能力。



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最新评论
187****8039
187****8039

因为下雨

133****0126
133****0126

杭州的桂花每年在10月前开嘴,香

朱浩卿
朱浩卿

将市花深入人心。

156****2893
156****2893

桂花的香很好闻,不是那种很重的香味。

走走停停
走走停停

桂花香啊

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