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　　昼夜节律钟控制着从分子尺度到行为的大量细胞和机体功能。虽然每个细胞都受细胞自主生物钟的调控，但很少有研究在大脑中解析细胞特异性生物钟对神经回路和行为的贡献。与此相关的是，星形胶质细胞已知在调节突触功能、神经回路活动和行为中发挥关键作用，但这些功能是否受星形胶质

　　昼夜节律钟控制着从分子尺度到行为的大量细胞和机体功能。虽然每个细胞都受细胞自主生物钟的调控，但很少有研究在大脑中解析细胞特异性生物钟对神经回路和行为的贡献。与此相关的是，星形胶质细胞已知在调节突触功能、神经回路活动和行为中发挥关键作用，但这些功能是否受星形胶质细胞自主生物钟的引导尚不清楚。在此，研究人员报道，在星形胶质细胞中出生后删除关键昼夜节律钟基因Bmal1（以细胞类型特异性的方式废除核心生物钟功能）可诱导与细胞外基质（extracellular matrix，ECM）产生、维持和重塑相关基因的表达。昼夜节律变化已被证明存在于一种特定的ECM结构——周围神经元网（perineuronal nets，PNNs）中，该结构参与突触功能和可塑性。在星形胶质细胞特异性Bmal1敲除小鼠中，海马PNN丰度降低，并且这些结构的昼夜节律也被废除。与PNNs及总体ECM参与突触功能和可塑性的证据一致，研究人员发现星形胶质细胞特异性Bmal1敲除小鼠的突触强度增加，但长时程增强（long term potentiation，LTP）减弱，并且在新型物体识别任务中学习和记忆表现受损。总之，这些发现表明，星形胶质细胞昼夜节律钟调控周围神经元网丰度的昼夜节律以及突触可塑性和行为学学习与记忆。

　　昼夜节律是内源性生物节律，受环境线索（如光）夹带，调控睡眠-觉醒周期、代谢、内分泌等广泛生物学过程。已有研究表明昼夜节律参与学习记忆的调控，海马突触可塑性在小鼠活动期增强，并随昼夜节律波动。然而，昼夜节律影响学习记忆的细胞和分子机制尚不清楚。大脑中除视交叉上核（suprachiasmatic nucleus，SCN）外的多种细胞类型具有自身的内源性昼夜节律，星形胶质细胞作为重要的胶质细胞，已知在调节突触功能、神经回路活动和行为中发挥关键作用。但星形胶质细胞自主生物钟是否参与调控海马突触可塑性和学习记忆仍属未知。此外，细胞外基质（extracellular matrix，ECM）及其特殊结构——周围神经元网（perineuronal nets，PNNs）已被证明参与突触功能和可塑性，并具有昼夜节律性变化。PNNs的节律性受睡眠剥夺影响，且其形成和重塑受星形胶质细胞调控。因此，研究人员假设星形胶质细胞生物钟可能通过调控ECM/PNNs进而影响突触可塑性和学习记忆。

　　为验证这一假设，研究人员采用他莫昔芬诱导的星形胶质细胞特异性Bmal1敲除小鼠（Aldh1l1-CreERT2;Bmal1f/f），结合批量RNA测序、免疫组化、急性脑片电生理和新型物体识别行为学实验，系统分析了星形胶质细胞生物钟缺失对ECM基因表达、海马PNN丰度、突触传递与可塑性以及学习记忆的影响。研究结论表明，星形胶质细胞Bmal1通过调控ECM相关基因的昼夜节律性表达，影响PNN丰度，进而调节突触强度和可塑性，最终影响行为学学习记忆。该研究发表在《GLIA》期刊上，首次揭示了星形胶质细胞生物钟通过非细胞自主方式调控海马突触可塑性和学习记忆的新机制。

　　研究人员使用的是之前已表征的Aldh1l1-CreERT2;Bmal1f/f条件性敲除小鼠，该小鼠品系购自杰克逊实验室并在华盛顿大学饲养，均为C57Bl/6背景，混合性别。小鼠在2月龄时通过口服他莫昔芬诱导敲除，在4月龄时于恒定黑暗（DD）条件下收获。主要方法包括：分析已有的皮层批量RNA测序数据，使用DAVID进行基因本体分析；利用WFA、聚集蛋白聚糖、透明质酸和parvalbumin共染检测海马PNN密度；制备急性海马脑片记录CA3-CA1突触的场兴奋性突触后电位（field excitatory postsynaptic potential，fEPSP），检测输入-输出曲线、双脉冲易化和长时程增强（long term potentiation，LTP）；以及进行新型物体识别行为测试。

　　研究结果如下：3.1 星形胶质细胞Bmal1以昼夜节律依赖方式调控ECM相关基因表达。通过分析皮层转录组数据，研究人员发现星形胶质细胞Bmal1敲除（Bmal1KO）小鼠中多个ECM相关基因表达上调，其中Mmp14上调最显著（2.4倍）。结合昼夜节律转录组数据库，发现其中Mmp14、Palld、Emp2和Bag3在野生型星形胶质细胞中具有强昼夜节律性。在脑特异性Bmal1KO小鼠中，这些基因也在特定时间点显著上调。这表明星形胶质细胞核心生物钟调控ECM稳态相关基因的昼夜节律性表达。3.2 星形胶质细胞BMAL1调控PNN含量的昼夜节律。研究人员在ZT6和ZT18对海马切片进行WFA、聚集蛋白聚糖和透明质酸染色发现，Bmal1KO小鼠海马PNN密度显著降低，且昼夜节律性（对照组ZT18高于ZT6）消失，而PV+神经元数量无变化。这提示星形胶质细胞BMAL1是维持海马PNN昼夜节律所必需的。3.3 星形胶质细胞Bmal1缺失增强突触强度并减弱可塑性。电生理记录显示，Bmal1KO小鼠CA3-CA1突触的输入-输出曲线斜率增大，表明基础突触传递增强；双脉冲易化无差异，提示释放概率未变；但高频刺激诱导的LTP显著减弱。这说明突触处于一种过度增强、接近饱和的状态，导致可塑性储备降低。3.4 星形胶质细胞Bmal1缺失影响新型物体识别。在新型物体识别任务中，对照小鼠显著偏好新物体，而Bmal1KO小鼠没有表现出显著偏好，辨别指数显著降低，而总探索时间和运动距离无差异，表明海马依赖的学习记忆受损。

　　讨论部分指出，以往研究多关注神经元内在生物钟对突触可塑性的调节，本研究提供了星形胶质细胞时钟通过调节PNNs进行非细胞自主调控的证据。虽然数据未证明直接因果关系，但整体表明星形胶质细胞Bmal1缺失破坏了ECM基因表达、PNN结构、突触可塑性和行为的一致性。研究人员承认海马区域的局限性，并认为皮层PNN等是未来研究方向。研究结论：星形胶质细胞中的核心时钟基因BMA九游娱乐L1控制下游神经解剖结构、神经回路和学习记忆行为的一系列效应，可能通过调控PNNs实现。该研究为理解昼夜节律如何通过胶质细胞-细胞外基质相互作用影响认知功能提供了新视角。