秀丽隐杆线虫中的胶质“轮辐式”回路协调双向温度感知

微小蠕虫如何教会我们感知冷热

所有动物——从人类到微小的线虫——都必须感知温度以求生存。我们会远离灼热、寻求避寒之处，并趋向令人舒适的气候。该研究利用微小线虫Caenorhabditis elegans，揭示了温度感知中出人意料的参与者：不仅是神经元，其支持细胞——胶质细胞——也是关键枢纽，既能检测温度又能决定神经系统的反应方式。

大脑支持细胞的新作用

胶质细胞通常被描述为神经系统的护理者，为神经元提供营养并维持其健康。近年来，科学家开始怀疑胶质细胞的作用不仅限于家务活。本研究表明，线虫头部的一种特定胶质细胞——AMsh胶质细胞——扮演更为主动的角色：它们直接感知升温和降温，并调整控制温度相关行为的邻近神经元。胶质细胞不再是被动的旁观者，而是位于感觉系统的前沿，解读环境温度并塑造动物的后续行为。

单个细胞同时感受热与冷

AMsh胶质细胞环绕在线虫鼻部的多种温度敏感神经元周围。研究者使用荧光钙指示剂作为活动读出，发现当环境变暖或变冷时，AMsh胶质细胞都会强烈响应。在阻断邻近神经元的正常通讯后，这些信号仍然出现；即使将胶质细胞隔离并单独培养在培养皿中也能观察到。这意味着这些胶质细胞可以独立检测温度变化，而不需要神经元来告诉它们发生了什么。

单一胶质枢纽内的两种温度“调节器”

一种胶质细胞如何同时感知热与冷？研究团队发现AMsh胶质细胞携带两种不同的分子传感器。对暖温，它们依赖一种名为GCY-28的鸟苷酸环化酶，GCY-28可提高信使分子cGMP的水平并打开离子通道，使钙离子涌入细胞。去除GCY-28后，胶质细胞对热不再有反应；将GCY-28重新引入这些胶质细胞可以恢复反应——即便在培养的人类细胞中测试该蛋白也有效。对冷，胶质细胞使用另一种蛋白GLR-3，这是一种谷氨酸受体，在此情境下表现为冷感受器。丧失GLR-3会显著削弱胶质细胞对冷刺激的响应，进一步实验显示这些冷信号通过细胞内部的钙库传播。GCY-28和GLR-3共同使AMsh胶质细胞成为双重温度计，能读取温度尺度的两端。

胶质作为冷热行为的交通指挥官

感知温度只有在引发恰当行为时才有意义。作者使用一种化学遗传学开关暂时抑制AMsh胶质细胞，该开关在遇到组胺分子时使其失活。胶质细胞失活的线虫更倾向于逃离寒冷区域，但在避免高温和在极端高温中存活方面能力下降。在温度梯度中导航时，它们的偏好也发生了改变，改变了在暖—冷斜坡上选择停留的位置。更深入研究回路发现，AMsh胶质细胞形成一种“轮辐式”结构：从这个中心胶质枢纽出发，信号向不同神经元辐射。温暖使胶质细胞释放化学信使GABA，从而以一种兴奋方式增强名为AFD的温度感受神经元对热的响应；相反，冷却促使胶质细胞通过另一类受体向一种名为ASH的避寒神经元释放GABA，抑制其活动并防止对寒冷出现过度反应。

为何这对超越线虫也很重要

通过发现单个胶质细胞既能感受热又能感受冷，并能有选择性地增强或抑制驱动行为的神经元，这项研究挑战了仅有神经元才是真正“传感器”的传统观点。相反，胶质细胞显现为权衡相互竞争的温度信号并微调动物选择的核心决策者。哺乳动物的胶质细胞和皮肤细胞中存在相似的温度敏感分子，表明类似的轮辐式逻辑可能有助于塑造我们对气候和热应激的反应。从这个意义上说，线虫微小的神经系统为我们提供了一个蓝图，说明动物界中的支持细胞如何悄然影响我们何时寻阴、何时打颤或何时停留。

引用: Zhu, L., Li, R., Qian, M. et al. A Glial Hub-and-Spoke Circuitry in C. elegans orchestrates bidirectional thermosensation. Nat Commun 17, 1899 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68766-w

关键词: 温度感知, 胶质细胞, 秀丽隐杆线虫, 温度偏好, 神经回路