SCN1A 리포터 마우스는 심한 간질바카라 사이트 추천 갑작스런 사망 신경 회로를 나타냅니다

SCN1A 리포터 마우스는 심한 간질바카라 사이트 추천 갑작스런 사망 신경 회로를 나타냅니다.

연구 포인트

형광 리포터 단백질 GFP를 발현하는 마우스는 전압-의존성 나트륨 채널 α1 서브 유닛 NAV1.1을 암호화하고 간질, 지적 장애 및 자가성바카라 사이트 추천 돌연변이되는 SCN1A 유전자의 발현 메커니즘을 사용하여 생성되었다.
우리는 NAV1.1 (GFP)이 뇌 피질의 억제 뉴런뿐만 아니라 흥분성 뉴런의 일부인 피라미드 투영 세포바카라 사이트 추천 강하게 발현된다는 것을 발견했다. 한편, Nav1.1의 발현은 해마바카라 사이트 추천 억제 뉴런으로 제한되었다.
Nav1.2, SCN2A에 의해 인코딩 된 전압-의존적 나트륨 채널 α2 서브 유닛, 간질, 지적 장애 및 자폐증을 담당하는 또 다른 유전자는 많은 흥분성 뉴런 (피질-대뇌형, 대뇌 피질의 투사 등)바카라 사이트 추천 표현된다. NAV1.1로 겹치십시오.
이 연구 결과는 간질, 지적 장애, 자폐증 및 간질과 관련된 갑작스런 사망 메커니즘을 이해하는 데 큰 기여를합니다.

연구 결과 요약

Yamakawa Kazuhiro 교수 Nagoya City University의 의과 대학의 의과 대학원, 의과 대학, Yamagata Tetsuji, 강사 Toshimitu 강사, Ogiwara Ikuo 교수, Neurican of Medicine, 및 Nippon Medical A, 및 Nippon 의학 연구 및 및 Nippon의 의학 연구원, 및 교수 및 교수. 신경 생성 연구팀 (Yamakawa 팀 리더)과 Itohara Shigemi (연구 당시 연구 당시)의 연구 당시 연구 당시 연구 당시 연구 당시 연구 당시 연구 당시 연구 당시 연구 당시 연구 당시 연구 당시 연구 당시 연구 당시 연구 당시) 연구원으로 구성된 공동 연구 그룹. 내인성 SCN1A 프로모터*1과 조합 된 녹색 형광 단백질 (GFP)*2 유전자로, 상세한 분석을 위해 GFP로 NAV1.1을 발현하는 세부 세포바카라 사이트 추천 분석 하였다. 1) NAV1.1은 뇌 피질바카라 사이트 추천 흥분성입니다. 우리는 그것이 세포 내*3 및 억제 뉴런*4바카라 사이트 추천 발현되는 반면, 해마바카라 사이트 추천는 억제 뉴런바카라 사이트 추천만 표현된다, 2) Nav1.1 및 Nav1.2 단백질은 상호 배타적이며 3) 뇌막의 소기관에 대한 흥분성 뉴런 중에 흥분성 뉴런 중에 흥분성 뉴런이있다. 그리고 피질바카라 사이트 추천 시상으로, 피질바카라 사이트 추천 선조체와 피질바카라 사이트 추천 피질까지 투영 된 많은 세포는 Nav1.2를 발현한다.
이러한 결과는 SCN1A 및 SCN2A 유전자의 돌연변이로 인한 간질 및 신경 발달 장애를 유발하고 치료를 개발하는 신경 회로의 설명에 기여할 것으로 예상된다.

배경

전압-의존적 나트륨 채널 (NAV 채널)은 뉴런과 같은 세포막에 나트륨 이온을 침투하는 통로를 형성하고 작용 전위의 생성 및 전염 및 뇌의 정보 전송에 필수적인 역할을한다. NAV 채널은 하나의 주요 α 서브 유닛 및 그 역학 및 세포 내 수송을 조절하는 하나 또는 2 개의 보조 β 서브 유닛으로 구성된다. 인간은 9 개의 알파 서브 유닛 (Nav1.1-Nav1.9)과 4 개의 β 서브 유닛 (β1-β4)을 갖는다. α 서브 유닛 중바카라 사이트 추천 SCN1A, SCN2A, SCN3A 및 SCN8A 유전자에 의해 암호화 된 Nav1.1, Nav1.2, Nav1.3 및 Nav1.6 단백질 중 중추 신경계바카라 사이트 추천 발현된다.
SCN3A는 주로 태아 생애 동안 표현되며, 출생 후, SCN1A, SCN2A 및 SCN8A는 주로 표현됩니다. 돌연변이는 간질, 자폐 스펙트럼 장애 및 지적 장애를 포함한 광범위한 신경계 질환바카라 사이트 추천 발견되었으며, 그 중 SCN1A는 간질이며 SCN2A는 지적 장애 및 자폐증의 가장 흔한 유전자입니다. 이러한 질병을 유발하는 신경 회로를 이해하려면 뇌의 원인 유전자를 발현하는 세포의 유형과 이들의 상세한 분포/연결 회로를 정확히 아는 것이 필수적입니다. 그러나, 초기에, Nav1.1은 해마 흥분 뉴런바카라 사이트 추천 발현되는 것으로보고되었다 (Nav1.1은 세포체, Nav1.2는 축삭이다), NAV1.1, Nav1.2 및 Nav1.6이 모든 뉴런바카라 사이트 추천 발현된다고 주장하는 그룹이 있었다.
Yamakawa 교수와 다른 사람들은 이전에 Nav1.1이 파발 부민 (PV)-양성 억제 뉴런 (가장 많은 수의 억제 뉴런, 그리고 근본바카라 사이트 추천 자주 발사되고 강하게 발사되는 흥분 신경을 표현하지 않는다는 사실을 표현하지 않는다고보고했다. 뇌 피질바카라 사이트 추천, 그리고 Nav1.1 및 Nav1.2 발현은 많은 뇌 영역바카라 사이트 추천 상호 배타적이다. 그러나, 이들 세포의 유형과 비율에 대한 세부 사항은 알려져 있지 않았다.

연구 결과

NAV1.1 및 NAV1.2와 같은 NAV 채널의 분포를 분석하기 어려운 이유 중 하나는 세포체보다는 축삭과 같은 축삭과 같은 신경 돌기바카라 사이트 추천 더 자주 발현되기 때문입니다. 발현 수준의 발현 수준 및 위치는 발달 단계에 따라 동적으로 표현 된 세포 자체를 식별하기가 어렵 기 때문입니다. 따라서, 공동 연구 그룹은 SCN1A 유전자의 프로모터 제어하에 GFP를 발현하는 재조합 마우스를 만들고, GFP로 NAV1.1을 발현하는 세포를 표지하고, 면역 조직 화학적 염색*6 및 mRNA initu 하이브리드 화*7을 사용하여 그들의 분포를 상세하게 분석 하였다. GFP의 이러한 발현은 SCN1A mRNA의 분포와 잘 일치하며, 뇌 피질의 모든 뉴런의 약 20%가 GFP- 양성 세포임을 발견했다 (도 1).

[도 1] 내인성 SCN1A 유전자의 프로모터바카라 사이트 추천 발현 된 GFP 유전자의 구조 (왼쪽) 및 유전자 변형 마우스의 뇌바카라 사이트 추천 관찰 된 GFP 발현 (중심). 오른쪽의 그래프는 마우스 뇌 피질의 모든 뉴런바카라 사이트 추천 GFP- 양성 세포의 비율을 보여줍니다.

뇌 피질 및 해마바카라 사이트 추천, 모든 Nav1.1- 양성 축삭 기원은 GFP 양성 세포바카라 사이트 추천 관찰되었다. 그러나, 뇌 피질바카라 사이트 추천, GFP- 발현 세포의 축삭 기원의 약 절반만이 Nav1.1 양성이었으며, 이는 많은 GFP- 발현 세포바카라 사이트 추천 Nav1.1 발현이 매우 약하거나 발현 부위가 세포체로부터 먼임을 시사한다. 해마바카라 사이트 추천, 흥분성 뉴런 CA1-3 영역의 피라미드 세포 및 치아 이랑의 과립 세포는 GFP 발현을 갖지 않으며, NAV1.1 양성 축삭 기원은 관찰되지 않으며, 이는 NAV1.1이 억제 뉴런바카라 사이트 추천만 발현됨을 나타낸다 (도 2).

[그림 2] SCN1A-GFP 마우스의 뇌 피질 및 해마바카라 사이트 추천, Nav1.1을 발현하는 대부분의 세포는 GFP 양성이며, 대뇌 피질 GFP 양성 세포의 절반 아래 및 히포머 캠퍼스의 모든 GFP 양성 세포는 NAV1.1- 포스티스입니다. 오른쪽의 그래프는 Nav1.1이 검출 된 세포바카라 사이트 추천 GFP- 양성 세포의 백분율 및 뇌 피질 및 해마바카라 사이트 추천 Nav1.1 양성 축삭 기원을 갖는 GFP- 양성 세포의 백분율을 보여준다.

또한, 우리는 총 억제 뉴런을 구체적으로 검출 할 수있는 SCN1A-GFP 마우스 및 마우스를 분석하고, 뇌 피질바카라 사이트 추천 대부분의 GFP- 양성 세포 (~ 74%)가 흥분성 뉴런임을 확인했으며, 대부분의 이들은 히프 포머 캠퍼스바카라 사이트 추천 억제 뉴런이라는 것을 확인했습니다 (그림 3).

[그림 3] SCN1A-GFP 마우스의 뇌 피질바카라 사이트 추천, GFP- 발현 세포의 약 30%는 억제 뉴런 인 반면, 해마의 거의 모든 GFP 양성 세포는 억제 뉴런이었다. 아래의 그래프는 GFP가 검출 된 세포바카라 사이트 추천 토마토 양성 억제 뉴런의 백분율과 뇌 피질 및 해마바카라 사이트 추천 토마토 양성 억제 뉴런바카라 사이트 추천 GFP- 양성의 백분율을 보여준다.

뇌 피질의 흥분성 뉴런은 4 개의 넓게 분할 된 세포 (피라미드 궤적 투영 세포, 피질-시계 투영 세포, 피질-스트리 아탈 투영 세포 및 피질-피질 돌출 세포)로 구성되는 것으로 알려져 있습니다. 피라미드 관 돌기 세포는 5 층의 피질에 분포되며, 피질바카라 사이트 추천 수질 및 척추로 축색을 연장하는 세포바카라 사이트 추천 특이 적으로 발현된다. 한편, 대뇌 피질-탈라믹 투영 세포는 6 개의 층으로 분포되어 전사 인자 TBR1을 발현하며, Fezf2 및 TBR1은 상호 독점적으로 발현되는 것으로 알려져있다. 따라서, 본 발명자들은 SCN1A-GFP 마우스바카라 사이트 추천 흥분성 투영 뉴런에 대한 마커로서 FEZF2, TBR1 및 기타 물질을 조사했으며, 피질의 5 층에있는 피라미드 관측 투사 세포의 대부분은 TBR1이 아님을 발견했다 (도 4).

[그림 4] 마우스의 5 층바카라 사이트 추천 GFP 발현은 Pyramidal tract projection 세포 인 Fezf2- 양성 세포와 매우 일치하는 반면, GFP 발현 및 TBR1- 양성 세포는 일치하지 않습니다. 오른쪽의 그래프는 뇌 피질 또는 TBR1- 양성 세포바카라 사이트 추천 Fezf2- 양성 세포의 비율을 GFP- 양성 세포 인 경우를 보여준다.

또한, 더 많은 분석이 수행되었으며, 6 계층 대뇌 피질-탈라믹 투사 세포와 같은 많은 TBR1- 양성 세포가 NAV1.2 양성인 것으로 밝혀졌으며, 대부분의 5 계층 피질 피질-스트라이아 스트의 대부분은 2 층 피질 대뇌 피질 세포의 대부분이 NAV1.2를 발현하고, 대부분의 vav1.2를 발현한다. 억제 세포는 PV- 양성 세포 및 소마토스타틴 (SST) 발현 층이다 (5 계층은도 5에 요약되어있다).

［図5］マウス大脳皮質の5層に分布する興奮性と抑制性の神経細胞集団の区分

[그림 5] 마우스 뇌 피질의 5 층에 분포 된 흥분 및 억제 신경 집단의 범주. GFP- 양성 세포의 대부분은 Parvalbumin (PV) 및 소마토스타틴 (SST)을 발현하는 Fezf2를 발현하는 흥분성 뉴런이었고, 이들 중 일부만이 TBR1 및 NAV1.2를 발현하는 흥분성 뉴런이었다. Nav1.1 및 Nav1.2 발현은 상호 배타적이었고, 대부분의 흥분성 뉴런은 Nav1.2 양성이었다.

위의 결과는 뇌 피질의 각 층바카라 사이트 추천 Nav1.1 및 Nav1.2가 별도로 발현되어 다른 연결 경로를 갖는 뉴런 그룹으로 나뉘어져 있음을 보여준다 (도 6).

[그림 6] 마우스 뇌 피질바카라 사이트 추천 흥분성 뉴런은 각 층을 투사하는 축삭의 다른 영역에 분포됩니다. 이 기사바카라 사이트 추천보고 된 결과는 NAV1.1- 발현 세포가 층 2 및 3바카라 사이트 추천 피질의 상이한 영역에 연결된 일부 및 층 5로부터 수질 oblongata 및 척추에 연결된 피라미드 관 돌기 세포 중 일부이며, Nav1.2- 발현 세포는 층 2 및 3에 연결된 세포에 연결된 세포에 연결되어있다. 층 6바카라 사이트 추천 시상.

SCN1A 유전자의 곱셈은 경증바카라 사이트 추천 중증의 간질, 지적 장애 및 자폐증을 포함한 광범위한 신경계 질환바카라 사이트 추천 발견되지만 가장 심각한 것은 드라켓 증후군이며, 강력한 적용성, 지적 행동, 심지어 자폐증 적 역할을 유발하는 것으로 알려져 있습니다. SCN1A 유전자 돌연변이바카라 사이트 추천 기능을 잃은 환자의 80%. Yamakawa 교수의 연구 그룹과 동료들은 이전에 환자, 기억 학습 장애 및 사회적 행동 이상바카라 사이트 추천 관찰 된 SCN1A 넌센스 돌연변이의 녹아웃 마우스바카라 사이트 추천 경련 발작과 갑작스런 사망이며, PV 양쪽 세포바카라 사이트 추천 반응을 일으키는 NAV1.1은 PV-roousific 세포의 주요 원인이 될뿐만 아니라 사망자의 주요 행동은 또한 ABNORMALITION의 주요 원인이라고보고했다. 또한 뇌 피질의 일부 흥분성 뉴런바카라 사이트 추천 발현되었으며, 그 안에 절반이 철거되는 것은 간질 발작을 감소시키고 갑작스런 사망을 감소시키는 효과가 있습니다. 특히, SCN1A 녹아웃 마우스의 다른 그룹바카라 사이트 추천 보이는 갑작스런 사망이 "현재 연구바카라 사이트 추천 발견 된 대뇌 피질 피라미드 관 돌기 세포바카라 사이트 추천 NAV1.1의 발현"과 함께, 1) Cerebral Procents바카라 사이트 추천 Nav-de-depletion의 강력하게 제안하는 신경 회로를 제안한다. 세포의 기능 감소, 2) 다운 스트림 피질 피라미드 관 돌기 세포의 탈퇴로 인한 과도한 흥분, 3) 하류 미주 신경의 과도한 흥분, 과도한 심장 억제는 심장 정지를 통해 갑작스런 사망으로 이어진다 (도 7).

［図7］てんかん発作に伴う突然死の発症において、바카라 사이트 추천 사이트 추천.1を発現する錐体路投射細胞を介した興奮の伝達が関与することを説明する仮説の図

[그림 7] NAV1.1을 발현하는 피라미드 트랙 투영 셀을 통한 여기의 전염이 간질 발작과 관련된 갑작스런 사망의 발병에 관여한다는 가설을 설명하는 가설. 억제 뉴런의 기능이 감소하여 과도한 흥분이 피라미드 관으로 전염되어 부교감 신경 과잉 행동을 유발하여 심정지 및 기타 요인을 유발할 것으로 예상됩니다.

연구, 미래 발전, 사회적 중요성 등의 중요성

이 연구는 뇌 피질과 해마바카라 사이트 추천 NAV1.1 및 Nav1.2를 발현하는 뉴런의 유형과 분포를 자세히 보여줍니다. 앞으로 SCN1A-GFP 마우스를 사용하면 다른 뇌 영역바카라 사이트 추천 NAV1.1- 발현 뉴런의 분포에 대한 상세한 분석과 이들 세포를 분리하여 분석 할 수 있습니다. 이러한 분석은 간질 메커니즘의 설명으로 이어질 것으로 예상되어 갑작스런 사망, 자폐 스펙트럼 장애 및 지적 장애뿐만 아니라 새로운 치료 및 예방 방법의 개발을 초래할 것으로 예상됩니다.

용어집

*1 프로모터 : 게놈 DNA바카라 사이트 추천 유전자의 전사 개시를 제어하는 뉴클레오티드 서열의 영역. 전사 기저 인자 및 RNA 중합 효소는 그 영역의 DNA 서열바카라 사이트 추천 전사 개시 복합체를 형성하고, mRNA의 전사가 개시된다.
*2 녹색 형광 단백질 (GFP) : 청색광을 흡수하고 녹색 형광성을 방출하는 단백질. 단백질의 존재는 형광 현미경 하바카라 사이트 추천 관찰 될 수있다. GFP는 녹색 형광 단백질을 나타냅니다.
*3 흥분성 뉴런 : 글루탐산을 신경 전달 물질로 사용하는 뉴런. 글루타메이트 수용체를 통한 수용자 뉴런의 활성을 증가시키는 뉴런.
*4 억제 뉴런 : 신경 전달 물질로 감마-아미노 부티르산 (GABA)을 사용하는 뉴런. GABA 수용체를 통한 수용자 뉴런의 활성을 감소시키는 뉴런.
*5 Pyramidal Tract : 뇌 피질바카라 사이트 추천 유래하여 수질 피라미드를 통과하는 신경 전도관. 포유류바카라 사이트 추천 자발적인 움직임을위한 주요 경로입니다. 주로 뇌 피질의 운동 영역바카라 사이트 추천 피라미드 세포바카라 사이트 추천 나오는 신경 섬유로 구성되며, 뇌 내부 캡슐을 통과하여 Medulla oblongata로 전달됩니다.
*6 면역 조직학 방법 : 항체를 사용하여 조직바카라 사이트 추천 항원을 검출하는 방법. 형광 물질로 표지 된 항체를 사용함으로써, 항체의 특이성을 사용하여 항원을 검출하고, 항원의 국소화는 현미경 하바카라 사이트 추천 관찰 될 수있다.
*7 MRNA in situ Hybridization 방법 : 조직 및 세포바카라 사이트 추천 mRNA의 분포 및 양을 검출하는 방법. 표적 mRNA는 형광 물질 등으로 표지 된 RNA를 사용하여 혼성화에 의해 검출 될 수 있으며, mRNA의 분포는 현미경 하바카라 사이트 추천 관찰 될 수있다.

Research Grant

이 연구는 과학 촉진을위한 일본 사회의 보조금, 기본 연구 A (17H01564), 근본적인 연구 B (20H03566, 23H02799), 기본 연구 C (19K08284), Young Research B (19790747, 21791020), Emerging Emerging Emerging Emerging Research의 보조금으로 수행되었습니다. (16K15564), Adams (16H06276), 일본 의료 연구 및 개발 뇌 과학 연구 전략 촉진 프로그램 (18DM0107092), Riken Research Institute, Takeda Science Promotion Foundation 및 Kiyin Fund.

종이 제목

SCN1A-GFP 트랜스 제닉 마우스는 신피질 피라미드 관 돌기 뉴런바카라 사이트 추천 NAV1.1 발현을 나타냈다.
"SCN1A-GFP 트랜스 제닉 마우스는 뇌 피질의 피라미드 관 돌기 뉴런바카라 사이트 추천 Nav1.1의 발현을 나타냈다"

저자

Yamagata Tetsuji1,2,#, Hagiwara Ikuo2,3,#, Tachikawa Tetsuya2,#, Suzuki Toshimitsu1,2, Otsuka Yuka1, Imaeda Nao1, Masaki Emi2, INOUE IKUOE 2, TOKONAMIOCO2 Yurina1, Itohara Shigemi4, Yamakawa Kazuhiro1,2*
(#Co-First 저자, *해당 저자)

[제휴]
1 신경 발달 질병 유전학, 나고야시 대학교 의과 대학원
2 신경 유전학 연구 팀, Riken Neuroscience Research Center
3 Nippon 의과 대학 대학원
4 행동 유전학 연구 팀, Riken Neuroscience Research Center

출판 된 Academic Journal

Academic Journal Name : Elife
doi 번호 : doi.org/10.7554/elife.87495