コールアンドレスポンス回路がニューロンにシナプスをいつ成長させるかを伝える

コールアンドレスポンス回路がニューロンにシナプスをいつ成長させるかを伝える

ソーク科学者による発見は、シナプス発達を調節する星状細胞とニューロンの間のシグナル伝達機構を説明する

ラホーヤ-アストロサイトと呼ばれる脳細胞は、ニューロンの発達と適切な機能を助ける上で重要な役割を果たしているが、アストロサイトがこれらの重要な仕事をどのように実行するかについては、科学者がまだ理解していないことがたくさんある。 現在、准教授率いる科学者チームが ニコラ・アレン は、ニューロンとアストロサイトが連携してシナプスと呼ばれる健全な接続を形成する 8 つの方法を発見しました。 正常な星状細胞の機能に関するこの洞察は、科学者が自閉症スペクトラム障害などの神経発達の問題に関連する疾患をより深く理解するのに役立つ可能性があります。 この研究は、2021年XNUMX月XNUMX日付けの雑誌に掲載されました。 eLife.

「アストロサイトが神経発達障害に何らかの役割を果たしている可能性があることはわかっています。そこで私たちは、アストロサイトが定型発達においてどのような役割を果たしているのかを知りたかったのです。」 分子神経生物学研究所のメンバーであるアレン氏は言う。 「障害をより深く理解するには、まず通常何が起こっているのかを理解する必要があります。」

シナプスはニューロン間に重要な接続を形成し、ニューロンが体全体に信号や情報を送信できるようにします。 アストロサイト細胞は、いつシナプスの成長を開始するか、いつ停止するか、いつ剪定して元に戻すか、いつ接続を安定させるかなどの指示をニューロンに与えることにより、シナプスの発達に役割を果たします。

アレンと彼女のチームは、このプロセスがマウスの脳の視覚野でどのように行われるかを詳しく調べました。 彼らは、遺伝子活性を評価するために脳の発達のさまざまな段階でアストロサイトのRNAを配列し、それをニューロンのシナプス発達と比較しました。 彼らは、アストロサイトのシグナル伝達がニューロンの発達の各段階に直接関連していることを発見しました。 そこで研究者らは、アストロサイトが適切なタイミングでこれらの信号を発することをどのようにして知っているのかを知りたいと考えました。

まず研究者らは、ニューロンの活動を変化させたときにアストロサイトに何が起こるかを調べた。 これを行うために、彼らはニューロンがアストロサイトに信号を送ることができるグルタミン酸と呼ばれる神経伝達物質を放出するのを止め、これによりアストロサイトが典型的な発達変化を示さなくなるようにした。 次に、科学者らはアストロサイトが神経伝達物質に反応するのを止め、これによりアストロサイトが適切な信号を表現できなくなることを発見した。 これらの両方の操作により、アストロサイトで観察された変化と一致して、シナプスの発達も破壊されました。

アレン氏によると、これらの発見を総合すると、アストロサイトがニューロンの発育を指示する信号を生成するタイミングを制御するために、ニューロンが生成する神経伝達物質に反応していることが示唆されるという。

「ニューロンとアストロサイトの間で常にフィードバックが起こっているのは当然です」とアレン氏は言う。 「彼らは互いに信号を送り合っています。『私は正しい場所にいるだろうか？』 'はい、そうです。' 「つながりができました。それを維持してもいいですか?」 'そうです。' そして彼らは行ったり来たりし続けます。」

次に、アレン氏と彼女のチームは、これらの信号を操作できるかどうか、たとえばアルツハイマー病などの老化疾患においてニューロンを刺激してシナプスを修復したり、新しいシナプスを形成したりできるかどうかを研究している。

他の著者には、Isabella Farhy-Tselnicker、Matthew M. Boisvert、Hanqing Liu、Cari Dowling、Galina A. Erickson、Elena Blanco-Suarez、Maxim N. Shokhirev、およびソーク出身の Joseph R. Ecker が含まれます。 サンフォード・バーナム・プレビーズのチェン・ファーリー氏。

この研究は、国立衛生研究所、ピュー慈善信託、チャン・ザッカーバーグ・イニシアチブ、ハワード・ヒューズ医学研究所、ハースト財団の支援を受けた。

DOI： 10.7554 / eLife.70514