根据周三发表在《自然》杂志上的研究结果，星形细胞（通常被称为“助手”细胞）可能会通过变得有毒并破坏神经元，从而导致脑损伤和疾病造成的损害。
星形胶质细胞是三种神经胶质细胞（即非神经元细胞）之一，也是大脑中最常见的一种。它们被广泛认为是滋养神经元并填充它们之间空间的支撑细胞，但越来越清楚的是，它们在正常、健康的大脑功能中发挥着其他重要作用。它们可以合成神经递质，在胶质细胞之间发送信号，并形成调节神经元活动的网络。
星形胶质细胞也可以以各种方式对脑损伤和疾病作出反应。例如，在神经损伤后，它们会形成疤痕组织，可以帮助断裂的纤维再生。但它们也与各种神经和精神疾病有关。
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新的研究结果表明，在某些条件下，星形胶质细胞可以转化为剧毒状态并杀死其他类型的大脑细胞。但是，通过为神经退行性疾病的过程提供新的见解，它们最终可能会为各种疾病带来新的治疗方法。
新研究的结果建立在斯坦福大学神经生物学家本·巴雷斯实验室的早期工作之上，该实验室从患有实验性诱发中风和脑部炎症的小鼠中分离出反应性星形胶质细胞，并使用DNA芯片技术创建了细胞的基因谱。这些研究发现，中风和炎症会触发星形胶质细胞转化为两种反应性细胞类型：A1细胞，其增加了称为补体蛋白的免疫系统分子的产生；以及A2细胞，其表达高水平的生长因子蛋白，这些蛋白可促进脑细胞的存活和它们之间连接的形成。
补体蛋白附着在大脑突触上，“标记”它们以供小胶质细胞（大脑的常驻免疫细胞）破坏，这导致研究人员假设A1星形胶质细胞可能是有害的。
在由巴雷斯实验室的博士后研究员、斯坦福大学神经科学家谢恩·利德洛领导的《自然》研究中，研究人员在正常、健康的小鼠以及缺乏小胶质细胞的转基因动物中诱发了脑部炎症。然后，他们检查了两组动物中的星形胶质细胞。在正常小鼠中，炎症促使形成了A1星形胶质细胞。在转基因动物中没有观察到这种反应，这表明小胶质细胞诱导了这些星形胶质细胞的发育。
为了进一步验证这个想法，他们在培养皿中培养了小胶质细胞，用一种激活炎症反应的化学物质处理它们，然后将生长培养基转移到另一个含有星形胶质细胞的培养皿中。这诱导了A1星形胶质细胞的形成，而非活化小胶质细胞的生长培养基没有诱导其形成。
进一步的实验表明，活化的小胶质细胞分泌一种由三种免疫系统化学物质组成的混合物，称为细胞因子——白细胞介素-1α (Il-1α)、肿瘤坏死因子 (TNF) 和补体成分 1、q 亚成分 (C1q)。将所有这三个分子添加到星形胶质细胞培养物中会产生 A1 星形胶质细胞，但中和其中任何一个分子的抗体都会阻止这种效应。证实这一点，研究人员还发现，三种不同的转基因小鼠品系（每一种都缺失一个细胞因子基因）产生 A1 星形胶质细胞的能力都显著降低。
在健康的大脑中，星形胶质细胞形成的网络对于神经元之间连接（突触）的形成至关重要，它们还调节通过这些突触传递的信号。然而，在损伤和疾病的情况下，它们可以通过吞噬和清除死亡细胞和其他细胞碎片，通过一种称为吞噬作用的过程，促进大脑修复。
为了确定 A1 星形胶质细胞是否保留了构建或修复功能，利德洛和他的同事将形成视神经的视网膜神经节细胞与 A1 星形胶质细胞或非活化星形胶质细胞一起培养。添加了 A1 星形胶质细胞的培养皿与那些含有非活化星形胶质细胞的培养皿相比，突触连接减少了约 50%。其余的突触明显较弱，产生的信号比含有非活化星形胶质细胞的培养皿中的信号更小、更不频繁。
研究人员还发现，高浓度的 A1 星形胶质细胞生长培养基杀死了各种类型的神经元以及另一种类型的胶质细胞，即少突胶质细胞，它们合成了神经元长线状纤维上的绝缘鞘（即髓鞘）。与非活化星形胶质细胞相比，A1 星形胶质细胞吞噬细胞碎片的能力也明显降低。
当注射到视神经受损的小鼠体内时，A1 星形胶质细胞非但没有保护它们，反而杀死了纤维受损的视网膜神经节细胞。然而，注射抗细胞因子抗体可以防止这种情况发生，并且在缺失两个或三个细胞因子基因的突变小鼠中没有发生这种情况。
因此，星形胶质细胞和小胶质细胞似乎是犯罪伙伴。小胶质细胞构成一个监测大脑组织状态的监控系统，对损伤做出适当的反应。新的研究结果表明，它们使用细胞因子向星形胶质细胞发出信号，并将它们从促进神经元存活的状态转化为剧毒的状态。“这些是非常有趣和令人兴奋的观察，”德国萨尔兰大学的分子生理学家弗兰克·基尔霍夫说，他没有参与这项新研究。“星形胶质细胞通常被认为是好人，但在这里，我们有令人信服的证据表明，它们如何通过一个明确的机制导致不同类型的病理。”
为了找出这一过程是否可能导致神经退行性变，利德洛和他的同事检查了来自阿尔茨海默病、亨廷顿病和帕金森病以及多发性硬化症和肌萎缩性侧索硬化症患者的尸检脑组织。他们检查的所有组织样本都含有大量的 A1 星形胶质细胞，这表明这些细胞可能会驱动神经退行性变。这种见解可能会为治疗这些疾病指明新的途径。“我们不能简单地以所有星形胶质细胞为目标，因为这种直接的方法也会去除无反应性的星形胶质细胞，”利德洛说。“结果表明，星形胶质细胞的反应是受调节且特定的，这可能取决于时间和背景，因此我们必须小心开发仅对抗特定类型反应的药物。”
利德洛和他的同事正在努力确定 A1 星形胶质细胞释放的有毒信号。“这将提供大量关于神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）中神经元死亡的原因，以及多发性硬化症等疾病中轴突脱髓鞘的原因的信息。”找到一些调节该信号的方法可能会暗示治疗这些疾病的想法。