ナトリウムは刺激性GABAergic経路を通じてクロック時間と出力を調節する
Claire Gizowski1, Charles W Bourque2
1Brain Repair and Integrative Neuroscience Program, Research Institute of the McGill University Health Centre, Montreal, Quebec, Canada. cgizowski@gmail.com.
Nature
|July 10, 2020
まとめ
この研究は 塩の摂取が 脳の主時計である 上神経核 (SCN) に 体温と活動タイミングを調整する信号を送る方法を示しています これらの発見は 非光信号が 昼夜リズムとホメオスタティック反応を 調節できることを示しています
科学分野:
- 神経科学
- クロノバイオロジー
- 生理学
背景:
- 上神経核 (SCN) は 身体の主な昼夜時計として機能し,日常の生理学的リズムと行動リズムを調整します
- SCNは水分バランスと体温調節に影響し,部分的には夜間の脱水に抵抗します.
- 体液バランスの変化を検知するオスモ・ナトリウムセンサーがホメオスタティック制御のためにSCN出力経路に依存しているかどうかは不明である.
研究 の 目的:
- オスモ・ナトリウムセンサーがホメオスタティック反応を誘発するためにクロック・アウトプット・ネットワークを必要としているかどうかを調査する.
- オスモティック・チャレンジに対する反応を媒介するSCNバソプレシン (VP) ニューロンの役割を決定する.
- オスモティック情報がSCNに伝達される経路を明らかにする.
主な方法:
- マウスの体内高血圧の塩溶液注射は,特定の昼夜時間帯で行われます.
- SCNVPとオルガン血管膜末端 (OVLT) の神経細胞の化学遺伝的および光遺伝的操作
- 電気生理学的な記録と 震えることのない発熱,体温,および昼夜運動活動の行動分析.
主要な成果:
- 超音質塩水はSCNVPニューロンを刺激し,SCNVPニューロンの活動に依存する効果で,震えることのない発熱と体温を低下させた.
- グルタミン酸デカルボキシラーゼ (OVLTGAD) を発現するオスモスセンサリーOVLTニューロンは,GABAergic刺激によってSCNVPニューロンにオスモス情報を伝達することが確認された.
- OVLTGAD→SCNVP経路の活性化により,高血圧塩素効果が模倣され,OVLTGADニューロンの抑制により,これらの反応が阻害されました.
- OVLTGAD→SCNVP経路の活性化相が進んだ昼夜運動運動は,OVLTGADニューロン阻害によって阻害される.
結論:
- この研究は,塩の摂取などの非光学的なシグナルが,主日時計 (SCN) を調節できることを示しています.
- オスモティックチャレンジは,OVLTGAD→SCNVP経路を通じてSCNVPニューロンを活性化し,低温生成のようなホメオスタティック反応を誘発します.
- これらの発見は,生理的な状態が昼間のタイミングに影響し,予期的または反応的ホメオスタティック調整を促すメカニズムを強調しています.
関連する概念動画
Circadian Rhythms and Gene Regulation
4.4K
The biological clock is involved in many aspects of regulating complex physiology in all animals. It was in 1935 when German zoologists, Hans Kalmus and Erwin Bünning, discovered the existence of circadian rhythm in Drosophila melanogaster. However, the internal molecular mechanisms behind the circadian clock remained a mystery until 1984, when Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash, and Michael W. Young discovered the expression of the Per gene oscillating over a 24-hour cycle. In subsequent...
4.4K
Biological Clocks and Seasonal Responses
41.3K
The circadian—or biological—clock is an intrinsic, timekeeping, molecular mechanism that allows plants to coordinate physiological activities over 24-hour cycles called circadian rhythms. Photoperiodism is a collective term for the biological responses of plants to variations in the relative lengths of dark and light periods. The period of light-exposure is called the photoperiod.
41.3K
The Pineal Gland
3.9K
The pineal gland, a diminutive endocrine structure named for its pinecone-shaped appearance, is situated atop the third ventricle within the diencephalon region of the forebrain. This gland, composed of secretory cells known as pinealocytes arranged in compact cords and clusters around dense particles of calcium salts, plays a pivotal role in hormonal regulation.
The primary secretion of the pineal gland is the hormone melatonin, derived from serotonin. The concentration of melatonin in the...
The primary secretion of the pineal gland is the hormone melatonin, derived from serotonin. The concentration of melatonin in the...
3.9K
Regulation of Sodium and Potassium
1.7K
The regulation of sodium and potassium ion concentrations in the human body is a complex process governed primarily by hormones such as aldosterone, antidiuretic hormone (ADH), and atrial natriuretic peptide (ANP).
Sodium Regulation
Sodium ions make up approximately 90% of extracellular cations, with a normal blood plasma concentration of 136–148 mEq/L. A decrease in blood volume and pressure triggers the release of renin from granular cells in the juxtaglomerular complex (JGC), primarily...
Sodium Regulation
Sodium ions make up approximately 90% of extracellular cations, with a normal blood plasma concentration of 136–148 mEq/L. A decrease in blood volume and pressure triggers the release of renin from granular cells in the juxtaglomerular complex (JGC), primarily...
1.7K
Ligand-Gated Ion Channel Receptor: Gating Mechanism
3.5K
Ligand-gated ion channels are transmembrane proteins that play a vital role in intercellular communication and functions of the nervous system. They allow the influx of ions across the membrane once the neurotransmitter binds, allowing the subsequent transmission of electrical excitation across the neurons. Other ligand-gated ion channels, like the γ-aminobutyric acid (GABA) receptor, permit anions like chloride into the cells on the binding of the GABA molecule. Their entry into the cell...
3.5K
Chronopharmacokinetics: Circadian Rhythms and Influence on Drug Response
265
Circadian rhythms are cyclic changes that are crucial in plasma drug concentrations. Various standard circadian parameters, including core body temperature, heart rate, and other cardiovascular factors, directly impact disease states and the therapeutic response to drug therapy.
The time of drug administration is an important factor to consider, as it can influence the toxic dose of a drug. For example, a study conducted by Prins et al. in 1997 examined the effects of the timing of...
The time of drug administration is an important factor to consider, as it can influence the toxic dose of a drug. For example, a study conducted by Prins et al. in 1997 examined the effects of the timing of...
265


