Nat子刊 | 緩解可卡因神經血管損傷的新思路！SBU?杜聰武團隊揭示星膠調控可卡因神經血管低頻振蕩

大腦 0–1 Hz 自發低頻振蕩（LFO）是同步反映神經元活動、腦血流與膠質細胞功能的核心生理指標，其穩態失衡是可卡因誘發腦損傷的重要特征。

既往相關研究僅圍繞神經元與腦血管展開，星形膠質細胞在可卡因擾亂神經血管節律過程中的調控作用始終缺乏實驗證據。

2026年7月2日，美國紐約州立大學石溪分校生物醫學工程系杜聰武教授團隊（聯合美國國家酒精濫用與酒精中毒研究所Nora D. Volkow團隊）在《Communications Biology》上發表研究“Astrocytes modulate the effects of cocaine in low frequency neuro-vascular oscillations in mice”。

該研究在小鼠前額葉皮層中證實，星形膠質細胞是介導急性與慢性可卡因誘導神經-血管低頻振蕩增強的核心細胞；特異性抑制星形膠質細胞功能，可阻斷急性可卡因的振蕩增強效應，并阻止慢性用藥后神經血管網絡的適應性改變，為可卡因相關神經血管功能障礙的干預提供了全新靶點。

急性可卡因增強神經 - 星形膠質 - 血管網絡的低頻振蕩

多模態成像平臺（MIP）+光學相干多普勒斷層成像（ODT）：同時檢測星形膠質細胞鈣信號、神經元鈣信號與腦血流的低頻振蕩（LFO，0-1Hz）。

低頻振蕩：LFO，即大腦中 0-1Hz 的自發性節律波動，是反映腦功能狀態的常用指標。

研究采用多模態成像平臺（MIP）結合光學相干多普勒斷層成像（ODT），分別檢測星形膠質細胞鈣信號、神經元鈣信號與腦血流的低頻振蕩，對比未用藥小鼠注射可卡因前后的差異。

結果顯示，單次靜脈注射可卡因后，三類信號的 0-1Hz 低頻振蕩功率均顯著升高：星形膠質細胞鈣振蕩提升約 132%，神經元鈣振蕩提升約 78%，腦血流振蕩提升約 25%。基線狀態下，腦血流振蕩僅與神經元鈣振蕩顯著相關；給藥后，腦血流與星形膠質細胞鈣振蕩的相關性顯著增強，達到與神經元相近的水平。

因此，靜息狀態下血管節律主要跟隨神經元活動變化，而可卡因刺激后，星形膠質細胞從靜息輔助狀態轉為深度參與神經 - 血管的同步節律調控。

抑制星形膠質細胞可阻斷急性可卡因的振蕩增強效應

為驗證星形膠質細胞的介導作用，研究使用化學遺傳學技術抑制星形膠質細胞的胞內信號通路，再給予小鼠急性可卡因刺激。

結果顯示，激活 Gi 通路抑制星形膠質細胞后，急性可卡因無法再引起星形膠質細胞、神經元與腦血流的低頻振蕩功率升高；同時神經-血管振蕩的同步性也未出現增強。陰性對照實驗進一步證實，氯氮平本身不影響可卡因的振蕩增強效應。

因此，抑制星形膠質細胞可完全阻斷急性可卡因對神經-血管網絡的節律擾動。

長期用藥后，星形膠質細胞的作用是什么？

研究進一步對小鼠進行 14 天慢性可卡因腹腔注射，部分小鼠同時每日激活 DREADDs (Gi) 抑制星形膠質細胞，在第 14 天檢測基線振蕩水平與急性可卡因再刺激的反應。

結果顯示，單純慢性可卡因暴露后，三類信號的基線低頻振蕩均顯著升高，且此時再給予急性可卡因刺激，不會引發振蕩的進一步增強，表現出藥物反應的鈍化。而同期持續抑制星形膠質細胞的小鼠，星形膠質細胞與腦血流的基線振蕩未出現升高，僅神經元振蕩仍有部分幅度的升高；且這類小鼠對急性可卡因的反應，恢復至與未用藥小鼠類似的模式。

因此，持續抑制星形膠質細胞可阻止慢性可卡因暴露導致的基線振蕩升高和反應鈍化，讓神經血管網絡回到接近正常狀態。

全文總結

本研究揭示了星形膠質細胞在可卡因誘導的神經血管低頻振蕩異常中的核心介導作用，闡明了其在急性藥物反應與慢性適應性改變中的不同調控模式，突破了過往研究僅聚焦神經元與血管的視角局限。

指標

未用藥

可卡因

抑制膠質細胞+可卡因

膠質細胞振蕩

基線

阻斷

神經元振蕩

基線

部分阻斷

血管振蕩

基線

阻斷

血管節律主導

神經元

膠質細胞

神經元

小編寄語：

研究證實特異性調控星形膠質細胞功能，可有效緩解急性與慢性可卡因導致的神經血管功能紊亂，提示星形膠質細胞可作為可卡因相關神經血管損傷的潛在干預靶點。

該研究為開發藥物成癮及相關腦損傷的治療策略提供了新方向，也可為其他精神活性物質的腦損傷防治提供參考。

https://doi.org/10.1038/s42003-026-10595-0

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