研究人员在我们的神经细胞上发觉了一种以前未知的突触类型，这些神经元切换点并不位于众所周知的神经突起上，而是位于细胞表面微小的毛发状纤毛上。
如果这些突触被5-羟色胺等神经递质激活，这会直接触发细胞核的变化——并可能影响DNA的读取，正如研究小组在【细胞】杂志上报道的那样。
突触是我们神经细胞的切换点，电神经刺激通过生化神经递质传递给邻近的细胞。
根据传统观点，神经细胞的突触位于它们的长延伸部分，即轴突上。
这些将神经化学信号传递到相邻细胞的树突——稍短的、根状的、分枝的细胞延伸。
这些神经递质与突触树突侧的受体对接，然后在受体细胞中再次触发电信号。
新发觉的神经元表面纤毛（黄色）与相邻细胞轴突（蓝色）之间的接触点模型。
纤毛之谜
然而，正如现在已经表明的那样，这种常见的情况是不完整的：我们的神经细胞中有另一种类型的突触迄今为止被忽视，波士顿霍华德休斯医学研究所的 Shu-Hsien Sheu 领导的研究人员发觉。
他们研究的目的实际上是阐明我们一些细胞中所谓的初级纤毛的结构和功能。
这些细小的、毛状的管子从细胞中伸出几微米，对应于我们单细胞祖先的鞭毛。
在我们的一些细胞中，例如在呼吸道或精子中，纤毛具有重要的运动和运输功能。
它们还在细胞分裂中发挥重要作用，但随后在大多数细胞中再次分解。
“因此不太清楚初级纤毛在成熟大脑中具有什么功能，其中大多数神经元不再分裂或分化，”Sheu 和他的同事解释说。
“尽管如此，它们仍旧存在于大脑中的大多数神经元和神经胶质细胞中。”
纤毛与轴突的接触
为了澄清这一点，研究小组使用了一种特别形式的电子显微镜，即精细离子束扫描电子显微镜（FIB-SEM）。
在这种情况下，使用离子而不是电子扫描样品。
结合专门与纤毛对接的抗体，Sheu 和他的团队能够分析人类和小鼠海马神经细胞培养物中的这些细胞延伸及其接触点。
令人惊讶的是，脑细胞上大约 80% 的纤毛不仅伸入了自由的细胞外空间，而且还接触到相邻细胞的轴突。
“这提出了一个问题，即这些神经元纤毛是否可能与轴突形成专门的接触，以及这些是否是神经元信息传递的部位，”科学家报告说。
为了找出答案，他们使用特别的生物标志物来研究这些接触点是否存在突触的囊泡和其他典型结构。
一种新型突触
事实上，分析表明纤毛和轴突之间的接触点显示出突触的所有特点：“在轴突中，可以在质膜上看到囊泡，其中一些只是与膜对接或合并。
研究人员解释说，这表明物质的释放。
荧光寿命显微镜 (FLIM) 显示，在观察到的神经递质接触部位中，大约 36% 的血清素从轴突转移到纤毛。
“这是一个真正的游戏规则改变者，”Sheu 说。
这是因为该团队发觉了一种全新类型的神经细胞之间的切换点——轴睫状突触。
与之前的想法相反，我们的神经元不仅通过树突和轴突之间的切换点进行交流，而且还通过从轴突通过纤毛直接进入神经细胞内部的连接进行交流。
充满神经递质血清素和其他结构的囊泡证明生化信息是在纤毛和轴突的接触点传递的。
直接影响神经细胞的基因活性
然而，新发觉的突触也有一个功能特点：更仔细的分析表明，这些接触点不仅会像正常突触那样在受体细胞中产生电信号。
相反，它们触发了进入细胞核的生化级联反应，在那里引起组蛋白和染色质的变化——遗传物质的“包装”，这对 DNA 的读取方式具有决定性的影响。
“这很重要，因为染色质塑造了细胞的许多方面，”Sheu 的同事 David Clapham 解释说。
“这种特别的突触代表了一种信号通路，它可以影响细胞核中转录的内容——这可以改变整个基因程序。”
与正常突触的短暂刺激不同，新发觉的轴纤毛突触会导致基因的长期变化和细胞活动，可以连续数小时，也可以连续数年。
“细胞核的天线”
据研究小组称，他们的发觉揭示了神经细胞对其环境和刺激作出反应的全新方式。
纤毛突触充当一种“细胞核的天线”，刺激通过它直接作用于细胞的基因活动。
“这提出了令人兴奋的可能性，即初级纤毛充当表观遗传调节剂，使转录程序适应环境刺激，”Sheu 和他的同事解释说。
接下来，研究小组想要调查新发觉的轴睫突触是否也对血清素以外的神经递质有反应。
因为，正如他们的分析已经表明的那样，脑细胞纤毛上至少还有七到十个其他信使物质的受体。
目前还不清楚大脑以外器官中的细胞纤毛是否也具有信号功能。
“我们的发觉开发了许多我们以前从未想过的可能性，”克拉珀姆说。
参考资料：
（细胞，2022；
doi:10.1016/j.cell.2022.07.026）
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