脳卒中後の大脳新皮質広域神経回路再構築メカニズムの解明

阐明中风后新皮质广域神经回路重建机制

基本信息

批准号：
21K06386
负责人：
酒井誠一郎
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

脳梗塞後の機能回復には、失われた機能を代償する神経回路の構築が重要であるとされているが、その詳細は未解明である。本研究では、大脳皮質の脳梗塞モデルマウスを用いて、脳梗塞後に構築される代償性神経回路の再構築メカニズムを研究している。昨年度行った広域カルシウムイメージングによる機能的結合の解析において、脳梗塞巣周囲の機能的結合が脳梗塞後に強化されていた。そこで、この神経結合が脳梗塞後の機能回復に寄与するのか検証実験を行った。脳梗塞巣周囲の神経結合をDREADDを用いて特異的に活動抑制すると感覚運動機能が低下したことから、この神経結合が感覚運動機能の回復に重要であることが示された。また、急性スライス標本を用いたパッチクランプ記録によりシナプス伝達の強度を解析した結果、脳梗塞巣周囲のシナプス結合が実際に強化されていた。脳梗塞後の神経回路再構築の分子メカニズムを明らかにするため、単離した神経細胞のRNA-SeqおよびシングルセルRNA-Seqによる遺伝子発現解析、ATAC-Seqによるオープンクロマチン領域の解析を行った。カルシウムイメージングで機能的結合強化の見られた脳領域では、脳梗塞後の神経修復に関わる遺伝子群の発現増加が見られた。また、それら遺伝子の転写調節領域にはいくつかの転写因子結合モチーフが濃縮していた。それら転写因子のうちのひとつをノックアウトしたマウスでは脳梗塞後の機能回復が阻害されていたことから、この転写因子が神経回路再構築を誘導していることが示唆される。

据说，弥补损失功能的神经回路对于恢复脑梗塞后的功能恢复至关重要，但尚未阐明有关此功能的细节。在这项研究中，我们研究了使用大脑皮质模型模型在脑梗塞后构建的补偿性神经回路的重建机制。在去年使用广谱钙成像的功能结合分析中，脑梗塞后围绕脑梗塞周围的功能结合得到了增强。因此，我们进行了一个实验，以验证这种神经连接是否有助于脑梗塞后功能恢复。当使用Dreadd特别抑制大脑梗塞周围的神经连接以降低感觉运动功能时，这表明这些神经连接对于恢复感觉运动功能很重要。此外，通过使用急性切片标本记录贴片夹记录突触传播的强度，并实际上增强了大脑梗塞周围的突触连接。为了阐明脑梗塞后神经回路重建的分子机制，使用孤立神经元的RNA-SEQ和单细胞RNA-SEQ进行了基因表达分析，并使用ATAC-SEQ分析了开放的染色质区域。在通过钙成像增强功能结合的大脑区域中，观察到脑梗塞后涉及神经培养基因的表达增加。此外，将几种转录因子结合基序富集在这些基因的转录调节区域中。敲除这些转录因子之一的小鼠抑制了脑梗塞后功能恢复，这表明该转录因子诱导了神经回路的重建。