HepaCAM调控星形胶质细胞的自组织和偶联( 二 )
由于在HepaCamko小鼠的星形胶质细胞培养物中Cx43的膜定位被破坏 , 作者推测HepaCAM可能通过控制Cx43的定位或稳定性来调节星形胶质细胞的形态发生 。
为了验证这一点 , 作者通过引入不同的shRNA抗性Cx43突变体结构来拯救shHep星形细胞的形态 。实验证明 , HepaCAM通过调节Cx43的表面稳定化来控制星形胶质细胞的形态发生 , 还发现CX43通过非通道依赖性机制来控制星形胶质细胞的形态发生 , 这种机制可能通过其粘附性介导 。
HepaCAM调节星形胶质细胞的面积变化
作者发现 , Hepacam缺失降低了星形胶质细胞的体积 , 但小鼠体内并没有发现细胞数量或皮质体积的变化 。Hepacam可能参与了一种自我识别机制 , 调节了星形胶质细胞对区域的竞争 , 在这种情况下 , 相邻星形胶质细胞之间HepaCAM表达差异将导致星形胶质细胞区域体积的改变 , 但从所有星形胶质细胞中敲除HepaCAM是否可以保证区域体积保持不变 。
为了测试这种可能性 , 在HecaMwt和cKO小鼠的皮质中标记GFP-CAAX的星形细胞(图3C-3F) 。在P21时间点观察 , 发现在HepacamWT和cKO星形胶质细胞之间的平均区域体积没有差异(图3C、3D) 。
这些研究结果表明 , HepaCAM需要在相邻的星形胶质细胞之间正确识别和建立区域(图3L) , 星形胶质细胞的发育可能依赖于HepaCAM的表达 , 通过自我识别机制来竞争区域 。
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图3 HepaCAM调节星形胶质细胞区域争夺
星形胶质细胞中Hepacam的缺失破坏了CX43的定位和间隙连接偶联
因为在体外发现了HepaCAM和Cx43之间的功能联系 , 接下来作者研究了Cx43在Hepacamko小鼠体内的定位 , 发现在ko小鼠中 , Cx43点状突起的百分比显著高于星胶-星胶的接触位点 , Cx43的定位表明HepaCAM控制Cx43定位在星形胶质细胞体内 。
为了确定Cx43定位改变是否与星形细胞间隙连接偶联的变化相一致 , 我们在L5视皮层的单个星形胶质细胞中注入神经生物素 , 与WT小鼠比较 , 在微血管内皮质星形胶质细胞之间的间隙偶联显著受损 。这些结果表明Hepacam调节了Cx43的亚细胞定位 。
星形胶质细胞Hepacam调节抑制性突触形成和功能
为了确定星形胶质细胞中的HepaCAM是否是大脑发育中正常突触形成所必需的 , 作者对WT和HepaCamko小鼠的视皮层的突触密度进行了定量 。发现抑制性突触在L1中的密度显著降低 , 在L5中没有降低(图4B-4E) 。
为了确定星胶Hepacam是否需要适当的突触功能 , 膜片钳记录了WT和cKO小鼠视皮层L5锥体神经元的微小抑制性突触后电流(mIPSCs)和微小兴奋性突触后电流(mEPSCs) 。在cko小鼠的神经元中 , MIPSC的振幅显著降低 , MEPSCs振幅增加 , 频率都没有变化(图4F–4J) , 这些结果表明 , 星形胶质细胞中的HepaCAM在调节小鼠皮层的抑制性和兴奋性突触强度方面起着关键作用 。
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图4 星形胶质细胞 hepaCAM调节抑制性突触形成和功能
总结
作者的研究发现HepaCAM在发育的小鼠大脑皮层中有调节星形胶质细胞的形态发生和区域竞争 。发育中的星形胶质细胞Hepacam的缺失可显著损害星形胶质细胞间的间隙连接和偶联 , 破坏突触兴奋和抑制之间的平衡 。
Hepacam外区域(ECD)突变会导致巨头型白癜风性脑病伴皮质下囊肿(MLC) , 星形胶质细胞以及突触和间隙连接偶联表型对于理解神经系统疾病的病理生理学有重要意义 。
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