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星形胶质细胞是中枢神经系统（CNS）中数量最多的胶质细胞类型，执行神经传递、突触形成、神经回路功能、代谢支持等多个生理功能，并响应损伤和退行性变过程。2026年10月21日贝勒医学院Benjamin Deneen团队在Nature杂志发表文章揭示整合素αV亚基（CD51）阳性星形胶质细胞在在发育中、成熟及受损脑组织中表现出不同的功能特性。
01 CD51阳性星形胶质细胞发育期特征和成年期结构特征
为特异性靶向CD51阳性星形胶质细胞，研究人员构建CD51-FLP工具小鼠，在与Tdtomato小鼠杂交后发现成年小鼠CD51阳性星形胶质细胞约占皮层星形胶质细胞总数量的38%，约占海马星形胶质细胞总数量的19%。与CD51阴性星形胶质细胞相比，成年小鼠皮层CD51阳性星形胶质细胞结构复杂性增加，海马CD51阳性星形胶质细胞结构复杂性降低。双光子钙成像系统记录到成年小鼠皮层CD51阳性星形胶质细胞钙离子活性显著增强，海马CD51阳性星形胶质细胞钙离子活性减弱。
为进一步观察CD51阳性星形胶质细胞发育特性，研究人员利用CD51-FLP工具小鼠发现皮层CD51阳性星形胶质细胞在出生后第1天（P1)到P21期间数量逐渐增加。皮层CD51阴性星形胶质细胞在P1期的增殖能力增强，而在P7期CD51阳性星形胶质细胞增殖能力增强。转录结合序列分析发现转录因子核因子 I-A（NFIA）结合Itgav（编码CD51的基因）上游的调控区域。特异性敲除星形胶质细胞NFIA后P28期皮层CD51阳性星形胶质细胞数量显著减少。此外，发育期化学激活皮层兴奋性锥体神经元并不影响CD51阳性星形胶质细胞数量。
图1、CD51阳性星形胶质细胞发育特性
02 CD51阳性星形胶质细胞调控发育期突触的形成
为研究CD51阳性和阴性星形胶质细胞的分子特征，利用单细胞测序实验发现成年皮层CD51阳性星形胶质细胞差异性富集表达的基因为与突触功能及突触组装相关的基因，磷脂酰肌醇蛋白聚糖（GPC）家族成员基因。在P7-P21期间慢性激活皮层CD51阳性星形胶质细胞后皮层兴奋性和抑制性突触形成增多，但激活CD51阴性星形胶质细胞并不发挥类似变化。电生理实验发现慢性激活CD51阳性星形胶质细胞后皮层神经元自发性兴奋性突触后电流和自发性抑制性突触后电流频率增强，激活CD51阴性星形胶质细胞并不发挥类似影响突触功能的作用。GPC6在CD51阳性星形胶质细胞富集表达，敲除GPC6后可阻断激活CD51阳性星形胶质细胞引起的皮层突触形成增加的效应。
类似的是，慢性激活海马CA1区CD51阳性星形胶质细胞后神经元自发性兴奋性突触后电流和自发性抑制性突触后电流频率增强，长时程增强作用（LTP）增强，增强成年小鼠的空间记忆能力，激活CD51阴性星形胶质细胞并不发挥类似效应。
图2、激活CD51阳性星形胶质细胞增强神经元突触功能
03 激活CD51阳性星形胶质细胞改善模型小鼠运动能力
为研究上述星形胶质细胞群在缺血性卒中模型中的作用，研究人员统计发现与 CD51阴性星形胶质细胞相比，梗死周边区域的 CD51阳性星形胶质细胞在卒中后 7 天和 21 天时表现出更高的形态复杂性。此外，CD51阳性星形胶质细胞在梗死边界区域聚集。基于 Förster 共振能量转移（FRET）的神经元—星形胶质细胞邻近性检测发现梗死周边区域的 CD51阳性星形胶质细胞与神经元的互作更强。在卒中后 7 天慢性激活梗死周边区域的 CD51阳性 星形胶质细胞可增强卒中模型小鼠皮层兴奋性和抑制性突触数量，改善的运动功能障碍。
图3、缺血性卒中模型梗死周边区域的 CD51阳性星形胶质细胞数量增多
总结
本文发现 CD51阳性星形胶质细胞的发育、成熟和病理特征:在发育期不同区域CD51阳性 星形胶质细胞结构复杂性和钙离子活性特征不同；在成年期调控海马可塑性和记忆功能；在脑卒中模型中CD51阳性星形胶质细胞数量增多。
参考文献
https://doi.org/10.1038/s41586-026-11186-z
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