Defining the Role of Microglia in the Synaptic Rewiring of the Hypothalamus by Early life Adversity

定义小胶质细胞在早年逆境下丘脑突触重新布线中的作用

基本信息

  • 批准号:
    10527373
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 24.9万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-01-01 至 2024-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY: Early-life adversity can profoundly impact an individual’s risk for stress-related emotional disorders including depression, likely by modulating the maturation of the underlying brain circuits. We find that early-life exposure to an impoverished environment provokes core symptoms of depression (anhedonia), accompanied by altered connectivity of stress-sensitive neurons. Specifically, we find an increase in the number of excitatory synapses onto corticotropin-releasing hormone (CRH) expressing neurons in the paraventricular nucleus of the hypothalamus (PVN). Further, these synaptic changes suffice to induce enduring epigenomic changes in the expression of critical neuronal genes including CRH. However, the mechanisms by which early-life adversity modulates synapse development and persistence in stress-related brain circuits remain unknown. Microglia, the brain’s resident immune cells, have emerged as key effectors in the shaping of synaptic connectivity in the developing visual and somatosensory systems. Microglia are thus attractive candidates for playing a similar role in sculpting connectivity of stress-related hypothalamic neurons. Aim 1 will test the hypothesis that microglia regulate excitatory synapse number on CRH-expressing neurons in the PVN, a key stress-responsive brain region. Aim 2 will test the hypothesis that early-life adversity influences the interactions of microglia with PVN-CRH neurons and their excitatory synapses. The final Aim will employ both hypothesis-driven and data-driven approaches to identify molecular mechanisms underlying adversity-provoked microglial dysfunction. Together, the proposed experiments will, for the first time, elucidate the role of microglia in aberrant maturation of brain circuits following early-life adversity. The K99 phase provided training in cutting-edge research skills, including live 2-photon imaging and 4-D analysis, as well as “big-data” analysis of transcriptomics. The University of California-Irvine provided an ideal environment for this training, with world-renowned experts in developmental neurobiology, microglia/neuroimmunology and molecular biology. In addition, UCI provided an intellectual environment that encourages collaboration and cooperation, enabling the candidate’s growth as a member of the scientific community. As a result, the PI was able to attain a tenure-track assistant professor position at Georgia State University, where the Neuroscience Institute boasts faculty members that are experts in neuron-glia interactions, neuropeptide signaling in the PVN, live 2-photon imaging, and behavioral neuroscience. In this excellent environment, the candidate will receive formal mentoring on the tenure-track path, forge close research collaborations, and establish her own independent research program on how microglia-neuron interactions during brain development shape future mental health.
项目概要: 早年的逆境可能会通过调节潜在大脑回路的成熟来深刻影响个体患上与压力相关的情绪障碍(包括抑郁症)的风险。我们发现早年暴露在贫困的环境中会引发抑郁症的核心症状(快感缺乏)。具体来说,我们发现室旁核中表达促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)的神经元的兴奋性突触数量增加。此外,这些突触变化足以诱导包括 CRH 在内的关键神经元基因表达的持久表观基因组变化。然而,早期生活逆境调节突触发育和应激相关脑回路持久性的机制仍不清楚。小胶质细胞是大脑的常驻免疫细胞,已成为形成发育中的视觉和体感系统中突触连接的关键效应细胞,因此小胶质细胞是发挥类似作用的有吸引力的候选者。目标 1 将检验小胶质细胞调节 PVN 中表达 CRH 的神经元的兴奋性突触数量的假设,目标 2 将检验生命早期逆境的假设。影响小胶质细胞与 PVN-CRH 神经元及其兴奋性突触的相互作用最终目标将采用假设驱动和数据驱动的方法来识别潜在的分子机制。逆境引发的小胶质细胞功能障碍将首次阐明小胶质细胞在生命早期逆境后大脑回路异常成熟中的作用。 K99阶段提供了尖端研究技能的培训,包括实时2光子成像和4D分析,以及转录组学的“大数据”分析,加州大学欧文分校为此次培训提供了理想的环境。此外,UCI 还提供了鼓励协作与合作的知识环境,使候选人能够成长为科学界的一员。 PI 获得了佐治亚州立大学的终身助理教授职位,该大学的神经科学研究所拥有神经元-胶质细胞相互作用、PVN 神经肽信号传导、实时 2 光子成像和行为神经科学方面的专家。在这个优越的环境中,候选人将获得终身教职的正式指导,建立密切的研究合作,并建立自己的独立研究计划,研究大脑发育过程中小胶质细胞-神经元的相互作用如何塑造未来的心理健康。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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