Influence of altered synapse pruning in the developing cerebellum on mouse behaviors relevant to autism spectrum disorder and schizophrenia

发育中小脑突触修剪的改变对与自闭症谱系障碍和精神分裂症相关的小鼠行为的影响

• 批准号: 21H04785
• 负责人: 狩野 方伸
• 金额: $ 27.21万
• 依托单位: Teikyo University (2023)The University of Tokyo (2021-2022)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04785/
• 关键词: シナプス刈り込み; 発達期; 小脳; 自閉スペクトラム症; 統合失調症; シナプス刈り込み; 発達期; 小脳; 自閉スペクトラム症; 統合失調症

小脳の障害が自閉スペクトラム症や統合失調症の発症に関わるという多くの報告があるが、発達期小脳のシナプス刈り込みの異常とこれらの精神神経疾患との関連は不明である。本研究では、これらの精神疾患の関連遺伝子をプルキンエ細胞特異的に欠損させたマウスを対象に、発達期小脳の登上線維シナプス刈り込み、前頭前野のシナプス伝達、精神疾患関連行動を精査し、さらに、プルキンエ細胞の活動を変調してシナプス刈り込みを正常化した場合の効果を解析する。これらにより、発達期小脳の登上線維シナプス刈り込みの異常な亢進や障害が、如何にして前頭前野のシナプス機能に永続的な影響を及ぼし、精神疾患類似の行動異常を起こすのかを追及している。令和4年度は、自閉スペクトラム症関連遺伝子の1つである細胞接着分子の小脳プルキンエ細胞特異的ノックアウトマウスにおいて、この分子がプルキンエ細胞に発現している小脳領域の形態解析を終了した。登上線維シナプス前終末、平行線維シナプス前終末、抑制性シナプス前終末を、それぞれの特異的マーカーの抗体を用いて、詳細な形態学的解析を行ったが、明白な異常は認められなかった。また、前頭前野の2/3層の錐体細胞の興奮性シナプス伝達と抑制性シナプス伝達について調べたところ、生後3-4週ではいずれも有意な差は見られなかったが、生後2カ月以上の成体では微小興奮性シナプス後電流(mEPSC)の頻度が上昇していた。さらに、前頭前野の2/3層の錐体細胞の樹状突起スパインの密度と形態を調べ、生後2カ月以上の成体のノックアウトマウスにおいてシナプス密度が上昇しているという予備的結果を得た。一方、統合失調症のリスク遺伝子の1つであるヒストン修飾酵素のプルキンエ細胞特異的ノックアウトマウスの行動学的解析を開始したが、社会性やプレパルス抑制など、典型的な統合失調症類似行動については、異常はみられなかった。

尽管有许多报道称小脑疾病参与自闭症谱系疾病和精神分裂症的发展，但尚不清楚发育性小脑的突触修剪异常与这些神经精神疾病的异常之间的关联是未知的。在这项研究中，我们检查了发育小脑发育性小脑的向上突触修剪，前额叶皮层中的突触传播以及在这些与这些精神病相关的基因中特别缺陷的小鼠中与精神疾病相关的行为，并检查了调节Purkinje细胞的效果以正常于Purkinje细胞的效果。这些研究正在探索在增强发育小脑纤维突触修剪的异常增加和损害如何对前额叶皮层的突触功能产生永久影响，从而导致行为异常类似于精神疾病。在2022年，对小脑Purkinje细胞特异性基因敲除小鼠的小脑区域的形态分析是一种与自闭症谱系障碍相关的基因之一。使用与每个特定标记物的抗体进行了详细的形态分析，对即将到来的纤维前末端，突触前末端和抑制性突触前末端进行了详细的形态分析，但未观察到明显的异常。此外，当我们研究前额叶皮层2/3层中金字塔细胞的兴奋性和抑制性突触传播时，在2个月大的成年人中，在成人3至4周之间没有发现显着差异，但是在2个月内，小型抗毒性的后刺激性电流（MEPSC）的频率增加。此外，我们研究了前额叶皮层的三分之二层的树突状棘的密度和形态，并获得了初步结果，表明成人敲除小鼠在2个月大的成年敲除小鼠中增加了突触密度。另一方面，我们开始对普尔京派细胞特异性敲除小鼠的行为分析，这是精神分裂症的风险基因之一，在浦肯野细胞特异性敲除小鼠中，但在典型的类似精神分裂症的行为中未观察到异常，例如社交性和抑制性。