神经元电活动依赖的突触可塑性调节,如长时程增强(LTP)和长时程抑制(LTD),被普遍认为是学习记忆以及经验依赖的神经元环路调节的细胞水平机制。一般说来,高频电刺激能够诱发LTP而低频电刺激诱发LTD,而有报道指出,在海马CA1区的Schaffer侧支,如果在一束投射纤维上给予高频刺激会在该通路上诱发LTP,而在与其平行的未经刺激的投射纤维上,则会记录到LTD,这一现象被称为异突触长时程抑制(bLTD)(1-3),这样通过弱化未经刺激的纤维投射,能够放大高频刺激纤维的传入信号,然而hLTD的细胞分子机制目前仍不清楚(3,4)。我们的工作揭示,海马区hLTD的产生是由电刺激兴奋星型胶质细胞释放的三磷酸腺苷(adenosine-5’-triphosphate,ATP),作用于神经元的P2Y受体引起的。我们在海马脑片和培养细胞上都发现,选择性地在星型胶质细胞表达光敏感通道(channelrhodopsin-2,ChR2),一种钙通透的非选择性阳离子通道(5,6),蓝光(488±20 nm)刺激能够使星型胶质细胞内钙升高而兴奋,进而使邻近神经元突触传递产生LTD。与传统低频刺激诱导LTD依赖于谷氨酸受体NMDA亚型的激活不同,光刺激诱发的LTD是由星型胶质内钙升高释放ATP,作用于神经元P2Y受体而产生。我们也发现,P2Y受体特异的激动剂可以直接诱发突触反应产生LTD。我们注意到,在海马区hLTD诱导过程中,高频电刺激不仅激活了神经元传入纤维,也激活了这一区域的星型胶质细胞,使其内钙升高而兴奋。进一步研究发现通过钙离子螯合剂BAPTA特异地阻断海马放射层星型胶质细胞的内钙升高,可以阻断hLTD而不影响LTP的诱导,并且hLTD的表达也依赖于P2Y受体的激活,说明hLTD的诱导依赖于星型胶质细胞的兴奋及其释放的ATP。我们的研究表明,星型胶质的兴奋对hLTD的诱导是必要且充分性的,揭示了在神经环路中,星型胶质细胞在神经元电活动依赖的突触可塑性中发挥着重要的作用。