研究は気分の悪さの背後にあるニューロンを特定説(推定)します

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感染症は、無気力や食欲不振など、病原体とは直接関係のない症状を伴うことがよくあります。 科学者たちは、これらのいわゆる「病気の行動」が最終的にどこで制御されているかを理解することに長い間関心を持ってきました。その情報は、免疫系に対する脳の影響を明らかにし、無数の病気からの回復を早める新しい治療法につながる可能性があるからです。 さて、今月初めにネイチャーで発表されたマウスの研究は、その制御の多くを脳幹の奥深くにある一連のニューロンに追跡した。

イリノイ大学の免疫生理学の名誉教授で、Brain, Behavior, and Immunology 誌の編集長を長年務めた Keith Kelley は、次のように述べています。仕事。 「それは実際に、体内で起こっていることを脳で起こっていることと結びつける役割を担う脳幹の細胞集団を示しています。」

気分が悪くなるニューロンに焦点を当てる

私たちの体は常に一種の平衡状態を維持しようとしており、体温、空腹感の頻度、睡眠時間などを制御しています。 ホメオスタシスとして知られるこの慎重なバランスは、私たちが世界で生きて健康を維持する方法です. バージニア州アッシュバーンにあるジャネリア リサーチ キャンパスの生物学者で、ニューヨークのロックフェラー大学在学中にこの研究を行った研究共著者のアノジ イランゲスは、「通常、これらのことは非常によく管理されており、体はそれを優先します」と述べています。

このバランスは、私たちが病気になると変化し、一連の症状や生理的変化を引き起こします。これは、回復に役立つ病気の行動と総称されます.

以前の研究では、病気の行動につながる信号の少なくとも一部が脳幹に由来することが示唆されていましたが、構造内の正確な場所は特定説(推定)されていませんでした. そこで、Ilanges と彼の同僚は調査することにしました。 まず、実験用マウスをリポポリサッカライド (LPS) にさらしました。LPS は、死んだバクテリアの断片で構成され、生きたバクテリアによって引き起こされる免疫反応と同様の免疫反応を誘発することが知られています。 予想通り、LPS は動物に病気を引き起こしました。病原体に感染していないにもかかわらず、動物は無気力になり、食欲を失いました。 そして、この効果は強かった、と研究の共著者でありロックフェラー大学の分子生物学者であるジェフ・フリードマンは説明している: LPS にさらされたマウスは、通常なら食べるように強制される長い断食にさらされた後でも、食物を拒否した.

次に、科学者たちは、LPS注射後に安楽死させたマウスの脳でFOSと呼ばれるタンパク質を探すことにより、ニューロン活動を調べました. FOS は脳の長期的な変化に関与しており、ニューロンが発火した後に発現することが多いため、ニューロン活動の代理として機能することができます。 高濃度の FOS は、2 つの領域での活動のバーストを示しました。孤立路の核 (NTS) と後脳領域 (AP) で、これらは脳幹に並んでいます。

しかし、これらの領域のニューロンが本当に病気の行動に関与しているかどうかを判断するには、毒素が身体と脳に他の変化を引き起こすことが知られているため、LPS を使用せずにニューロンを活性化する必要がありました。

これを行うために、彼らは、抗精神病薬クロザピンに敏感な分子スイッチを送達するウイルスを、特別なマウスの脳幹の NTS-AP 領域に直接注入しました。 これらのマウスは、抗がん剤タモキシフェンにさらされると、活発に発火するニューロン (および活発に発火するニューロンのみ) がこのスイッチを FOS をコードする遺伝子に組み込むように遺伝子操作されていました。 これは、マウスが後でクロザピンにさらされた場合、タモキシフェンのプライミング用量をマウスが受けている間にウイルスが注射されたNTS-AP領域でたまたま発火していたニューロンが再び活性化することを意味しました. これにより、本質的に、研究者は神経活動のスナップショットを撮る方法と、後でそのスナップショットを再現する方法を手に入れました。

次に、研究者は、操作されたマウスに LPS と、スイッチ プライミング、スナップショットを取得するタモキシフェンを注射しました。 数週間の回復後、研究者はマウスにクロザピンを注射すると、再びNTS-APニューロンがFOSを生成し、マウスはシステムにLPSがなくても病気の行動を示しました. チームにとって、これにより、NTS-AP 領域のニューロンが気分の悪さに寄与していることが確認されました。 単核 RNA シーケンスを使用したさらなる実験により、LPS 活性化ニューロンの特異性が、ADCYAP1 と呼ばれるタンパク質も発現する領域にあるニューロンにさらに絞り込まれました。

免疫システムが脳と通信し、脳が感染時に私たちの生理機能を制御するという点で、多くのことが起こっています. これは、この軸を実際に探求するための始まりに過ぎないと思います。

—Anoj Ilanges、Janelia Research Campus

Ilanges のチームは、ADCYAP1 を発現するニューロンを阻害すると、LPS 注射に反応して病気の行動が減少することも発見しましたが、完全に排除することはできませんでした。

Kelley 氏は、特定説(推定)のニューロン集団を再活性化するためにチームが開発したマウスモデルは「非常に賢い」と考えていると述べています。 彼はまた、Ilanges の研究には含まれていない、睡眠障害や、(´・ω・`)て筋肉痛として知られるさまざまな一般的な痛みや痛みなど、いくつかの病気の行動に関するさらなる研究に興味があると述べた.

カリフォルニア州チャップマン大学の生物学者で病気行動を研究しているが、この研究には参加していないパトリシア C. ロペスは、NTS-AP ニューロンが病気行動に寄与する脳内の唯一のニューロンではない可能性があると指摘しています。 6 月には、別の科学者グループが同じく Nature で論文を発表し、発熱、食欲不振、体温を求める行動を調整する一種の制御ハブとして機能する視床下部に位置するニューロンを特定説(推定)しました。 2 つの論文が非常に接近して同じジャーナルに掲載されるのを見るのは、「わくわくすると同時に驚きでもありました」と Lopes は言います。 脳幹と視床下部の両方が病気の行動に重要であることが以前に特定説(推定)されていましたが、細胞集団を特定説(推定)できることは注目に値すると彼女は言います。 「彼らが得ている特異性は前例のないものです。」

ロペスは、両方の論文に興味深いしわがあることに気付きました。使用された動物はすべてオスでした。 これはマウス研究では珍しいことではありません。メスのマウスは発情に関連して体温が大きく変動するためです (科学者が避けたい交絡因子となる可能性があります)が、性別による潜在的な違いは不明であることを意味します。

「それほどまろやかな黄色ではない: 妊娠中のマウスの尿はオスにストレスを与える」を参照してください。

Ilanges のチームはまた、これらのニューロンがどの特定説(推定)の身体信号に反応しているのかを調査することもできませんでしたが、NTS は迷走神経 (脳と内臓の間の重要な通信ライン) からの信号を中継することが知られていることを指摘しています。血流に放出されたタンパク質などの体液シグナルを感知することが知られています。 彼らはまた、ニューロンがウイルスまたは他の非細菌感染中に活動していたかどうかを調査することもできませんでした.

それにもかかわらず、彼らは、脳と免疫系がどのように相互作用するかを探求し続けるために、他の人が彼らが設定したデータと方法を使用できることを望んでおり、Ilanges は Janelia でこの一連の調査を継続する予定です.

Ilanges は、脳が病気の行動をどのように制御するかを解明することは、これらのメカニズムを微調整するための潜在的な方法への扉を開く可能性もあると述べています。 たとえば、慢性疾患のある人が食欲を取り戻すのを助けるように設計された薬を想像することができます。

より広い意味で、この研究は脳が重要な役割を果たし、感染症との闘いに積極的に参加していることを示している、とフリードマンは言う. Ilanges も同様の感情を表しています。 「免疫システムが脳と通信し、脳が感染時に私たちの生理機能を制御するという点で、多くのことが起こっています。 これは、この軸を実際に探求するための始まりにすぎないと思います。」



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