GABA神經(jīng)元在中樞生物鐘中的作用

由名古屋大學(xué)醫(yī)學(xué)研究生院的大輔大輔博士和山中明弘教授以及合作者領(lǐng)導(dǎo)的研究小組揭示了視交叉上核(SCN)中央生物鐘的抑制性神經(jīng)元(GABAergic神經(jīng)元)晝夜輸出節(jié)奏。

生理和行為，如睡眠/覺醒，體溫和內(nèi)分泌功能，表現(xiàn)出24小時(shí)的振蕩，稱為晝夜節(jié)律。生理和行為的時(shí)間順序由位于SCN中的中央生物鐘控制。我們的研究結(jié)果可以用來(lái)了解SCN如何調(diào)節(jié)生理現(xiàn)象。此外，它可能有助于為與生物鐘相關(guān)的各種疾病開發(fā)新的臨床方法。這些成就于2019年6月21日在通訊生物學(xué)在線發(fā)表。

哺乳動(dòng)物的生理和行為的時(shí)間順序由位于SCN中的主生物鐘控制。SCN產(chǎn)生內(nèi)源性晝夜節(jié)律振蕩，其導(dǎo)致晝夜交替。SCN由具有各種神經(jīng)遞質(zhì)的異質(zhì)神經(jīng)元組成。其中，抑制性神經(jīng)遞質(zhì) γ-氨基丁酸(GABA)幾乎在所有SCN神經(jīng)元中表達(dá); 然而，它在晝夜節(jié)律生理學(xué)中的作用仍不清楚。

研究結(jié)果

在本研究中，我們使用缺乏囊泡GABA轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(VGAT - / - )或GABA合成酶谷氨酸脫羧酶(GAD65 - / - / 67 - / - )的小鼠檢查了SCN中的GABA信號(hào)傳導(dǎo)。我們同時(shí)測(cè)量晝夜節(jié)律與生物發(fā)光記者對(duì)時(shí)鐘基因產(chǎn)物PER2(PER2 :: LUC)，自發(fā)放電，和細(xì)胞內(nèi)鈣(Ca 2 +)，用于在圍產(chǎn)期小鼠的培養(yǎng)的SCN切片幾個(gè)晝夜周期的水平。缺乏GABA的SCN在一天中表現(xiàn)出爆發(fā)。突發(fā)的燃燒被細(xì)胞內(nèi)Ca的突然增加相關(guān)聯(lián)的2 +，其在整個(gè)SCN切片是同步的。相比之下，晝夜PER2 節(jié)奏基本上保持完整。我們還發(fā)現(xiàn)成年小鼠的SCN特異性VGAT消耗惡化了晝夜節(jié)律行為節(jié)律。

研究總結(jié)和未來(lái)前景

總之，GABA是必要用于抑制神經(jīng)元活性和細(xì)胞內(nèi)Ca的突然增加的陣發(fā)放電2 +水平，但不用于產(chǎn)生和在SCN分子晝夜振蕩的穩(wěn)定性。GABA網(wǎng)絡(luò)可以改善晝夜節(jié)律發(fā)射節(jié)律以確保與SCN外部的神經(jīng)元的無(wú)噪聲通信。

文章“ 視交叉上核中的 GABA 改善了小鼠的晝夜節(jié)律輸出節(jié)律”已在線發(fā)表在“ 通信生物學(xué)”雜志上。

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