てんかんマウスの脳内の星状細胞は、発作の増強を伴う酸反応を示す



東北大学の研究者は、マウスの脳内のアストロサイトが酸反応を示し、てんかん発作が強まることを示しました。 星状細胞の酸応答は、興奮性ニューロン信号の増幅につながり、てんかん発生の可塑性を生み出す根本的な原動力となる可能性があります。

調査結果は、2022 年 11 月 25 日にジャーナル Brain で詳述されました。

脳の細胞は、ニューロンとグリアに分けることができます。 星状細胞はグリアの主要なサブタイプであり、脳内の局所的なイオンおよび代謝環境を制御します。

アストロ サイトと脳環境をよりよく理解するために、マウスのアストロ サイトで蛍光センサータンパク質を遺伝子的に発現させました。 次に、研究者は、マウス脳の外側視床下部に光ファイバーを埋め込み、励起光を送って蛍光信号を記録しました。 この新しく考案されたファイバーフォトメトリー法で記録された信号を分析することにより、星状細胞の活動が評価され、局所的な脳環境変化の重要な要素が分析されました。

実験動物の生きている脳への洞察を得るために光信号を利用することは、最近の神経科学研究で広く使用されています。 アストロ サイトは脳のほぼ半分を占めているにもかかわらず、電気信号を生成しません。つまり、頭皮に電極を取り付けて脳の電気的活動を測定する従来の脳波研究は、アストロ サイトの機能の研究には適用できません。 したがって、研究者がファイバーフォトメトリー技術に目を向けた理由はここにあります。

脳の情報処理、可塑性、および健康へのグリア細胞の関与は、長い間謎でした。 私たちが新しく作成したファイバーフォトメトリー法は、健康な脳と病気の生きた脳のグリアの生理学を理解するためのゲートウェイを提供します。」


東北大学 スーパーネットワーク脳生理学研究室 松井 浩 教授

ファイバーフォトメトリー技術を採用したのは研究者が初めてではありませんが、これまでのほとんどの研究では、検出された蛍光シグナルに対する局所的な血液量とサイトゾルの pH 変化の影響が無視されてきました。 しかし、主任研究者である生駒洋子博士、松井氏とそのチームは、検出された蛍光シグナルの分析を広げて、できるだけ多くの局所環境パラメーターを抽出しました。

「この研究は、1970 年代のホジキンとハクスリーの偉業に匹敵する可能性があります」と松井氏は付け加えます。 「彼らは、単一の活動電位波形から Na+ および K+ チャネル活性化の時間経過を分析しました。一方で、検出された蛍光シグナルから Ca2+、pH、および局所的な脳血液量の変化を分析することができました。生理学の一般的な目標は、もつれを解くことです。検出された信号を調べ、観測できるものの背後にある本質的な真実を明らかにします。」

生駒は、彼らの技術的ブレークスルーを利用して、多くの脳病変における局所的な脳環境変化の役割を理解できると述べています。 「星状細胞のpHを制御するように設計された治療戦略は、てんかんの治療だけでなく、脳卒中や外傷による脳損傷、さらには認知症治療における記憶力の向上にも使用できる可能性があります.」

ソース:

ジャーナルの参照:

生駒陽一 他 (2022) てんかん発生に関連する局所的な脳環境の変化。 脳。 doi.org/10.1093/brain/awac355.



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