可卡因诱导的星形胶质细胞激活与其在前额叶皮层的血管收缩效应相关，且独立于其对神经元的作用

这项研究为何重要

可卡因通常被视为一种成瘾性药物，但它对大脑血管也有强烈影响。这些血流变化会增加中风、认知问题和长期脑损伤的风险。本研究考察了一类鲜为人知的脑细胞——星形胶质细胞，提出了一个简单却意义重大的问题：这些支持细胞是否在可卡因使大脑思维区血管收缩的过程中发挥推动作用？

大脑的默默帮手与血流

神经元通常夺人眼球，但它们并非孤军奋战。星形胶质细胞呈星状，位于神经元与血管之间，几乎用细小的“足”包裹住大脑中的所有小血管。当神经元活动增加、需要更多能量时，星形胶质细胞会协助调节局部血流，这种协作被称为神经血管耦合。可卡因会扰乱神经信号和血液循环，尤其是在参与决策与自控的前额叶皮层。由于星形胶质细胞既与神经元又与血管相互作用，作者怀疑这些细胞可能是可卡因削减该关键区域血供的关键角色。

实时观察脑细胞与血管

为探究这一点，研究者使用小鼠并采用一种精密的光学装置，通过颅骨上的微小窗口直接观察前额叶皮层。他们让神经元或星形胶质细胞在细胞内钙水平上升时发出更强的荧光，钙升高是细胞激活的常见标志。与此同时，他们追踪血管直径和富氧血红蛋白的变化，这是组织获得氧合血量的一个指标。在部分小鼠中，还给星形胶质细胞装上可以用少量氯氮平激活的特殊设计受体，从而能选择性地“调高”星形胶质细胞活动而不直接改变神经元。

可卡因对星形胶质细胞、神经元和血管的影响

在未处理的动物中，单次静脉注射可卡因会迅速增强星形胶质细胞和神经元的钙信号。随着细胞活动上升，邻近血管收缩，皮层中富氧血液水平下降。单独激活星形胶质细胞——使用设计受体和氯氮平——也会引起持续的中等程度星形胶质细胞活动增加和明显的血管变窄，但本身并不改变神经元活动或整体氧水平。当在这种人为提高的星形胶质细胞状态下再给予可卡因时，血管收缩和星形胶质细胞激活仅略有增加，仿佛已达到上限。相比之下，无论星形胶质细胞是否被激活，可卡因对神经元的反应始终保持同样强烈。

理清谁在控制血流

通过比较不同信号同步上升或下降的紧密程度，研究团队发现星形胶质细胞活动与血管收缩程度高度相关，而神经元活动则与组织氧含量的变化更为相关。在人为激活星形胶质细胞之前，较高的星形胶质细胞钙信号通常伴随更明显的血管收窄，较高的神经元钙信号则对应更大的氧降幅。在预先激活星形胶质细胞后，这些关系被削弱或改变，提示系统中神经活动与血供之间的正常平衡已被扰动。简言之，可卡因使神经元活动增强，同时通过星形胶质细胞和血管却又使它们处于缺血状态。

对使用可卡因者的意义

总体而言，这项研究表明星形胶质细胞并非被动旁观者；它们积极促成了可卡因在前额叶皮层引起的脑血管收缩，并且这一作用在很大程度上独立于神经元对可卡因的反应。一旦星形胶质细胞高度激活，血管可能已接近最大收缩，虽限制了进一步变化，却也持续使血流处于危险的低水平。这些发现提示，针对星形胶质细胞信号或其调控血管张力的通路，可能为保护可卡因使用障碍患者的大脑循环提供新策略。尽管该工作在麻醉小鼠且使用单次急性剂量下完成，但为以支持细胞为靶的治疗以减轻可卡因引起的血管损伤奠定了基础。

引用: Liu, Y., Clare, K., Jetalpuria, Y. et al. Cocaine induced astrocytic activation was associated with its vasoconstricting effects independent of its neuronal effects in the prefrontal cortex. Sci Rep 16, 8663 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38521-8

关键词: 星形胶质细胞, 可卡因, 脑血流, 神经血管耦合, 前额叶皮层