细胞如何“天线”管理在大脑中多巴胺信号

历史上被忽视的棒状投影出现在几乎每一个细胞类型在人体内可能最终得到其科学由于:一项新的研究发现,这些附件,纤毛在大脑中的神经元在保证一个特定的一个关键的角色多巴胺受体信号的正确接收。

的调查是在小鼠模型进行的障碍Bardet-Biedl综合症五,适用于一个蛋白质调节多巴胺信号,称为多巴胺受体1。在大脑的某些地区,这种受体可以被认为是一个“on”开关,启动动力行为,基本上任何行为与追求的目标。

研究表明,如果受体被困在纤毛或从未有机会定位这些细胞“天线”消息告诉身体将减少。

“有一些关于多巴胺受体1需要得到与神经纤毛所需的适当的信号,”作者说柯克Mykytyn副教授生物化学和药理学在俄亥俄州立大学医学院的。“这是第一个证明纤毛对多巴胺受体1信号很重要。”

这项研究发表在神经科学杂志》上。

Bardet-Biedl综合征(BBS)是一个类的一部分功能失调引起的人类疾病名为ciliopathies -纤毛在一系列细胞类型,特点是多个器官系统缺陷,成年人失明,肥胖和智障。

尽管综合症涉及到整个身体,纤毛功能障碍Mykytyn的实验室研究BBS的神经成分来确定大脑的初级纤毛的作用。初级纤毛是单身附属物从每个神经元胞体投射。虽然他们没有得到很多的关注,一些纤毛功能是众所周知的:初级纤毛在嗅觉系统给人类的嗅觉,感光细胞外段,修改初级纤毛,让我们看到。

“这些附件存在在人体内几乎所有的细胞类型和整个大脑是无处不在的,”他说。“有趣的是,我们刚刚开始了解他们的角色是什么。”

Mykytyn先前发现的删除论坛蛋白质Bardet-Biedl综合征小鼠模型的阻碍特定类型的受体的运动与初级纤毛。其影响可能是深远的:这些G protein-coupled受体作为一个群体,在哺乳动物中最大的细胞表面受体家族,是最常见的家庭的蛋白质药物的目标。

“我们想调查的结果可能会扰乱贩卖一个特定G protein-coupled受体与纤毛,”他说。

多巴胺受体1是其中的一个受体。

在这项工作中,研究者设计的多巴胺受体的小鼠1-expressing神经元蛋白质缺乏一个BBS或所需的机械开发纤毛。正如所料,失踪的BBS蛋白质引起这些神经元上的受体积累的纤毛,令人惊讶的是,老鼠变得肥胖。研究小组还发现,老鼠缺乏纤毛——这意味着受体没有机会尽在纤毛-有同样的结果:有趣的是,老鼠没有变胖,是因为他们吃过量——相反,肥胖与显著减少活动。久坐不动的,他们得到的脂肪。相比之下,控制老鼠表现正常,不增加体重。

“移动的趋势越来越成为肥胖降低多巴胺受体1信号是一致的,“Mykytyn说。“纹状体,这些神经元是大脑的一个区域,是参与动机行为和运动。

“我们知道动物BBS变得肥胖,看来这是由于饮食过量。但我们发现,当我们打乱了BBS蛋白质在多巴胺受体1-expressing神经元,老鼠肥胖不是因为暴饮暴食,而是因为他们也显著减少动力行为,”他说。“‘走’的信号不是高达应该得到这些老鼠,不要走动。”

该研究的电生理学实验室坎迪斯Askwith副教授神经科学在俄亥俄州,确定这些神经元兴奋性,进一步证明,减少维护受体信号没有明显损伤神经元电路导致小鼠行为的结果。

“纤毛是小说的目标修改dopamine-dependent神经信号和动力行为非常令人兴奋,”Askwith说。

除了提供一个潜在的解释肥胖Bardet-Biedl综合症,调查结果显示初级纤毛在大脑中一个关键球员在适当的多巴胺能系统中的信号,从而调节电动机控制、激励、奖励和认知功能。进一步探索纤毛和受体信号之间的联系可以促进药物开发ciliopathies和一些神经系统疾病,,Mykytyn说。

参考:斯塔布斯T, Koemeter-Cox Bingman霁,et al .中断的多巴胺受体1对初级纤毛在纹状体神经元损害信号定位。J >。2022年。doi:10.1523 / jneurosci.0497 - 22.2022

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