なぜ概日リズム中枢はGABA作動性神経細胞から構成されるのか？

为什么昼夜节律中枢是由GABA能神经元组成的？

基本信息

批准号：
20H03425
负责人：
榎木亮介
金额：
$ 11.4万
依托单位：
National Institutes of Natural Sciences
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、哺乳類の概日リズム中枢である視交叉上核が、「何故GABA作動性神経細胞で構成されるか」、という生理的意義を、光イメージング技術を駆使して解明することを目指している。一般にGABAは幼弱期の神経細胞では興奮性に働き、生後発達と共に抑制性の作用へと切り替わることが知られているが、視交叉上核はGABAの応答性が興奮性-抑制性が24時間で変動することが報告されている。GABAの応答性を決定する主たる要因はクロライドイオンであり、視交叉上核ではクロライド濃度が概日変動することが報告されているが、これまでの研究はパッチクランプ計測による短時間の1細胞計測を根拠にしており、ヘテロな細胞集団で構成される視交叉上核の神経細胞ネットワークがどのようにクロライド濃度を長期間スケールで変化させるかは未知のままであった。これまでの試みにより、遺伝子コード型クロライドプローブを発現するアデノ随伴ウイルスを用いて、視交叉上核の神経細胞における発現とその機能確認を行ってきた。長期蛍光イメージング顕微鏡システムにより数日間の連続的なタイムラプス計測を行い、クロライドイオン濃度の24時間のリズムを細胞ネットワークレベルで観察し、ネットワークにおける特徴的な部位差とリズム位相パターンを見いだしている。またクロライドイオンとカルシウムイオンの同時イメージング計測により、"概日クロライドリズム"の位相を決定した。現在は引き続き、細胞内クロライド濃度を規定する輸送体や調節因子の阻害剤を添加する実験を行い、概日クロライドリズムのリズムパラメーターや空間パターンを詳細に解析している所である。

在本研究中，我们旨在利用光学成像技术来阐明视交叉上核（哺乳动物的昼夜节律中心）的生理意义，以及它为何由 GABA 能神经元组成。众所周知，GABA 在儿童早期对神经元具有兴奋作用，并随着出生后发育而转变为抑制作用，但据报道，在视交叉上核中，GABA 反应性是兴奋性-抑制性的，并且随着时间的推移而变化。决定GABA反应性的主要因素是氯离子，据报道视交叉上核中的氯离子浓度昼夜波动，然而，由异质细胞群组成的视交叉上核中的神经元网络如何改变氯离子浓度仍不清楚。从长期来看。在之前的尝试中，我们使用表达基因编码的氯探针的腺相关病毒来确认它们在视交叉上核神经元中的表达和功能。利用长时荧光成像显微镜系统，我们进行了数天的连续延时测量，观察细胞网络水平上氯离子浓度的24小时节律，发现了网络中特征性的区域差异和节律相位模式。此外，“昼夜节律氯节律”的阶段是通过氯离子和钙离子的同步成像测量来确定的。目前，我们正在继续进行添加转运蛋白抑制剂和调节细胞内氯离子浓度的调节因子的实验，并详细分析昼夜氯离子节律的节律参数和空间模式。