マウスにおける成人神経幹細胞の活性化は,昼夜サイクルと細胞内カルシウム動態によって調節される

科学分野:

• 神経科学
• 幹細胞生物学
• クロノバイオロジー

背景:

• 成人の神経幹細胞 (NSC) は静止状態と増殖状態の間の移行によって神経生成を調節する.
• 自由に行動する動物におけるNSC活性化のインビボ調節を理解することは,脳の修復と機能にとって極めて重要です.

研究 の 目的:

• 大人のマウスで自然条件下でNSCの活性化と静止状態を制御するメカニズムを調査する.
• 生体内におけるNSCの行動に影響を及ぼす環境と細胞内要因を特定する.

主な方法:

• 長期間 (日数から数ヶ月) にわたるNSCの行動を追跡するために,先進的なin vivoイメージング技術が採用されました.
• メラトニンのシグナル伝達経路と細胞内カルシウム (Ca2+) の動態は,NSCの活性化に関連して分析された.
• オプトジェネティックツールは, Ca2+ 流の in vivo,NSC 固有の調節に使用された.

主要な成果:

• NSC分裂は主に昼間に発生し,夜間にメラトニンシグナルによって抑制されます.
• メラトニン受容体の抑制は,細胞内Ca2+ダイナミクスを変化させることで,NSCの活性化を高めます.
• 静止状態と活性化されたNSCを区別する独特のCa2+シグネチャーがある.
• 静止状態を模倣する Ca2+ 流の光遺伝的操作は,NSCの活性化を in vivoで効果的に阻害しました.

結論:

• シルカディアンリズム,特にライト・ダーク・サイクルとメラトニンは,成人のNSC活性化を調節する上で重要な役割を果たします.
• 細胞内Ca2+シグナリングは,NSCの静止状態と活性化を調節する環境シグナルの重要な収束点です.
• Ca2+経路をターゲットにすることは,治療的な応用のためにNSCの行動を制御する潜在的な戦略を提供します.