Noradrenergic modulation of microglial dynamics and synaptic plasticity
小胶质细胞动力学和突触可塑性的去甲肾上腺素能调节
基本信息
- 批准号:9607397
- 负责人:
- 金额:$ 4.45万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-07-01 至 2020-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AblationAffectAlzheimer&aposs DiseaseAstrocytesAutistic DisorderBehaviorBiological AssayBrainCell physiologyCellsCharacteristicsContralateralCoupledDendritic SpinesDevelopmentDiseaseEnvironmentEyeGrowthImmuneImpairmentInjuryKnowledgeLaboratoriesLearningMediatingMicrogliaModelingModificationMonitorMorphologyMusNervous system structureNeuraxisNeurodegenerative DisordersNeurodevelopmental DisorderNeurologic ProcessNeuronal PlasticityNeuronsNeurotransmittersNorepinephrineOcular DominancePathway interactionsPharmacologyPhysiologicalPhysiologyProcessPublishingReceptor SignalingRegulationRoleSchizophreniaSignal PathwaySignal TransductionSpecificityStructureSurveysSynapsesSynaptic plasticityTamoxifenTestingTimeTissuesVisualVisual CortexVisual system structureWorkbasebeta-2 Adrenergic Receptorsbrain parenchymacell motilitycell typecritical periodexperienceexperimental studygenetic approachimprovedin vivoinsightmonocular deprivationnervous system disorderneural circuitneurodevelopmentnew therapeutic targetnoradrenergicnovelreceptorresponseresponse to injurysynaptic functiontherapeutic development
项目摘要
Abstract
Microglia, the innate immune cells of the central nervous system (CNS), respond rapidly and dynamically to
homeostatic perturbations of the CNS milieu. In the healthy unperturbed brain, microglial processes make frequent
contacts with neurons at synapses, impacting synaptic remodeling and turnover of dendritic spines. However, it
remains unclear what receptors and signaling pathways govern microglial surveillance and synapse monitoring.
Noradrenaline is a powerful signal that can affect many aspects of synaptic function and plasticity. Because
microglia express high levels of β2 adrenergic receptors (AR) compared to other cell types in the brain, we asked
whether noradrenergic tone could alter microglial behavior with respect to synapses through β2-AR signaling.
Preliminary findings from our laboratory, along with published work, suggest that β2-AR signaling inhibits microglial
process motility and impairs experience-dependent plasticity in the visual cortex in mice. Based on this, I
hypothesize that endogenous norepinephrine release alters microglial surveillance and microglia-synapse
interactions through microglial β2-AR signaling, leading to altered synaptic plasticity. To test this hypothesis, I will
explore the effects of selectively ablating microglial β2-AR signaling and altering endogenous norepinephrine
release on microglial behavior and contributions to synaptic plasticity using the well-characterized model of ocular
dominance plasticity during the visual critical period in mice. This study will be accomplished in three specific
aims: I will investigate how both changes in norepinephrine and ablation of the β2-A R in microglia impact ocular
dominance plasticity (Aim 1). I will determine the effects of modulating endogenous norepinephrine
pharmacologically and ablating microglial β2-ARs on microglial physiology (Aim 2). Finally, I will investigate the
effects of modulating noradrenergic tone on microglial interactions with synapses and synaptic remodeling (Aim 3).
The results obtained from these complementary, but independent aims will greatly improve our understanding of
the signaling mechanisms that govern microglial physiology and contributions to neural development and plasticity.
Understanding the pathways that mediate microglial interactions with synapses will also provide novel therapeutic
targets for neurodevelopmental and neurodegenerative disorders, where plasticity is affected.
抽象的
小胶质细胞是中枢神经系统 (CNS) 的先天免疫细胞,能够快速做出动态反应
中枢神经系统环境的稳态扰动在健康、未受扰动的大脑中,小胶质细胞过程经常发生。
与突触神经元的接触,影响突触重塑和树突棘的周转。
目前尚不清楚哪些受体和信号通路控制小胶质细胞监视和突触监视。
去甲肾上腺素是一种强大的信号,可以影响突触功能和可塑性的许多方面。
我们询问,与大脑中的其他细胞类型相比,小胶质细胞表达高水平的 β2 肾上腺素受体 (AR)
去甲肾上腺素能张力是否可以通过 β2-AR 信号传导改变小胶质细胞与突触的行为。
我们实验室的初步研究结果以及已发表的工作表明,β2-AR 信号传导抑制小胶质细胞
过程运动性并损害小鼠视觉皮层的经验依赖性可塑性基于此,我。
培养内源性去甲肾上腺素释放改变小胶质细胞监视和小胶质细胞突触
通过小胶质细胞 β2-AR 信号传导相互作用,导致突触可塑性改变。为了检验这一假设,我将进行验证。
探索选择性消除小胶质细胞 β2-AR 信号传导和改变内源性去甲肾上腺素的影响
使用良好表征的眼模型释放对小胶质细胞行为的影响以及对突触可塑性的贡献
这项研究将在三个特定阶段完成。
目标:我将研究小胶质细胞中去甲肾上腺素的变化和 β2-A R 的消融如何影响眼部
优势可塑性(目标 1)我将确定调节内源性去甲肾上腺素的效果。
药理学和消除小胶质细胞 β2-AR 对小胶质细胞生理学的影响(目标 2)。
调节去甲肾上腺素能张力对小胶质细胞与突触相互作用和突触重塑的影响(目标 3)。
从这些互补但独立的目标中获得的结果将极大地提高我们对
控制小胶质细胞生理学以及对神经发育和可塑性的贡献的信号机制。
了解介导小胶质细胞与突触相互作用的途径也将提供新的治疗方法
神经发育和神经退行性疾病的目标,这些疾病的可塑性受到影响。
项目成果
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