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新近研究显示,星形胶质细胞可以接受外界的刺激,以钙信号的形式做出响应,这种钙信号还成为星形胶质细胞与其他细胞或组织之间信息交流的桥梁。这些结果揭示星形胶质细胞是中枢神经系统功能活动的重要参与者。但目前对于钙信号的产生机制与功能都还不是很清楚,一个重要的原因在于尚无一种同时具备无损、强度可控、不需要添加外源试剂的诱导钙信号的方法出现。
本文利用飞秒脉冲激光刺激体外培养的星形胶质细胞,诱导了细胞内的钙升高。不同的光刺激强度诱导星形胶质细胞产生两种钙升高模式:S-型钙升高或者H-型钙升高。光刺激后外源性PI染料的进入,高倍物镜下观察到细胞膜的可逆变化及钙升高的外钙依赖性,证实了光致穿孔效应是飞秒激光能够诱导细胞钙升高的原因。光穿孔诱导的钙升高能够引起钙波,两种钙升高模式引起的钙波范围不同:S-型钙升高产生的钙波半径是80.2±7.3 μm,H-型钙升高产生的钙波半径是176.6±12.1 μm。药理学证据证实这两种钙升高引起的钙波都是胞外ATP信号因子通过P2Y受体介导的。将这种刺激方法应用在与神经元混合培养的星形胶质细胞上,S-型钙升高及钙波不会引起神经元的钙活动,而H-型钙升高及钙波能够引起附近神经元的同步钙升高。这说明,星形胶质细胞不同强度的反应对神经元钙活动的影响不同。以上结果表明,飞秒脉冲激光的光穿孔效应能够诱导出星形胶质细胞的钙升高和钙波,具有无损、强度可控、不改变细胞内外环境等优点,是一种新的诱导钙信号的方法。