グレリン様作用薬による神経機能促進と小脳失調改善への寄与

生长素释放肽样激动剂对促进神经功能和改善小脑共济失调的贡献

• 批准号: 22K06473
• 负责人: 廣野 守俊
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Wakayama Medical University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06473/
• 关键词: ペプチドホルモン; 小脳; プルキンエ細胞; 抑制性介在ニューロン; 自発発火; 運動学習; 代謝調節型グルタミン酸受容体; 長期抑圧現象; クロストーク; 運動失調

小脳は協調運動や運動学習に重要な役割を担うものの、小脳運動学習と食事リズムとの関係はほとんど分かっていない。グレリンは空腹時に分泌される唯一の摂食促進ホルモンであり、成長ホルモン分泌促進因子受容体１a型（GHS-R1a）を活性化する。先行研究では、小脳皮質のプルキンエ細胞（PC）はGHS-R1aを豊富に発現し、その受容体の活性化は発火頻度を上昇することが報告されている。しかし、グレリンがPCのシナプス入力に対して、どのような影響を与えるかは不明であった。本研究ではまず、PCへの平行線維興奮性シナプス入力と抑制性シナプス入力に対するグレリンの作用を明らかにすることを試みた。３～４週齢C57BL/6マウスの急性小脳切片を作製し、PCの自発発火やシナプス電流をパッチクランプ法で記録しながらグレリンを灌流投与した。その結果、PCの発火頻度はグレリンにより増加した。シナプス伝達を阻害するとこの発火頻度の増加率が上昇したことから、グレリンがPCのシナプス入力に影響する可能性が示唆された。そこでPCから平行線維刺激による興奮性シナプス後電流を記録しながらグレリンを投与したところ、電流振幅は変化しなかった。一方、自発性の抑制性シナプス後電流（IPSC）の頻度上昇が観察された。しかし、誘発性IPSCや微小IPSCに対するグレリンの作用は見られなかったことから、プレシナプス側の分子層の抑制性介在ニューロン（MLI）の発火頻度が上昇する可能性が示唆された。そこで、セルアタッチド法でMLIの自発発火を記録しながらグレリンを投与すると、発火頻度上昇が観察された。したがってグレリンは、PCの発火を直接的に促進するだけでなく、抑制性入力を増強することで、より精緻に制御することが分かった。グレリンは、小脳のかかわる協調運動や運動学習の調節に寄与するものと推測される。

尽管小脑在协调运动和运动学习中发挥着重要作用，但人们对小脑运动学习和饮食节律之间的关系知之甚少。胃饥饿素是禁食期间分泌的唯一促食欲激素，可激活生长激素促分泌素受体 1a 型 (GHS-R1a)。先前的研究报道，小脑皮质中的浦肯野细胞（PC）大量表达GHS-R1a，其受体的激活会增加放电频率。然而，目前尚不清楚生长素释放肽如何影响 PC 的突触输入。在这项研究中，我们首先试图阐明 ghrelin 对 PC 的平行纤维兴奋性和抑制性突触输入的影响。从3至4周龄的C57BL/6小鼠制备急性小脑切片，并灌注生长素释放肽，同时使用膜片钳方法记录自发PC放电和突触电流。结果，胃饥饿素增加了 PC 发射频率。阻断突触传递会增加放电频率的增加率，这表明生长素释放肽可能会影响 PC 的突触输入。因此，当我们在记录 PC 平行纤维刺激引起的兴奋性突触后电流的同时施用 ghrelin 时，电流幅度没有变化。另一方面，观察到自发抑制性突触后电流（IPSC）的频率增加。然而，没有观察到 ghrelin 对诱发 IPSC 或微型 IPSC 的影响，这表明突触前分子层中抑制性中间神经元 (MLI) 的放电率可能会增加。因此，当施用生长素释放肽同时使用细胞贴附法记录MLI的自发放电时，观察到放电频率增加。因此，我们发现ghrelin不仅直接促进PC放电，而且还通过增强抑制输入来更精确地控制PC放电。据推测，生长素释放肽有助于调节涉及小脑的协调运动和运动学习。