在暴露于沙林替代神经毒剂后,人类iPSC衍生的神经网络活动的双相反应
Chandrakumar Bogguri1, Vivek Kurien George2, Beheshta Amiri1
1Physical and Life Sciences Directorate, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, United States.
有机神经毒剂 (OPNA) 暴露会影响神经网络的通信,其影响因度而异. 一个与人类相关的多电极阵列 (MEA) 系统监测了这些变化,显示在去除剂后恢复,但在高剂量下持续作用.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 毒理学 毒理学 毒理学
- 生物技术是生物技术.
背景情况:
- 有机神经毒剂 (OPNA) 对健康构成重大风险,需要更好的方法来研究它们对人类大脑功能的影响.
- 现有的技术难以捕捉OPNA暴露的细微,长期的神经后果.
- 人类相关的多电极阵列 (MEA) 系统为研究OPNA对神经网络的影响提供了一个有前途的平台.
研究的目的:
- 评估与人类相关的MEA系统在检测和监测OPNA神经毒性影响方面的实用性.
- 研究沙林替代品NIMP对工程神经网络的度依赖作用.
- 描述OPNA暴露后神经元电活动的急性和慢性变化.
主要方法:
- 利用在多电极阵列 (MEA) 上培养的人类iPSC衍生的神经网络.
- 暴露在各种度的4-尼托芬异甲基酸盐 (NIMP) 的网络中,这是一个沙林替代品.
- 在暴露于NIMP期间和之后监测神经元尖端和爆发活动,网络协调,ACHE活动,细胞活力和基因表达.
主要成果:
- 在低高NIMP度的情况下,观察到神经元尖端活动的双相反应.
- 在暴露于NIMP时,网络级神经元通信迅速下降,在去除药物后恢复.
- 高度的NIMP导致网络协调的次要下降,暴露后持续长达6天,而不会影响细胞活力.
- 暴露期间ACHE活性下降,但暴露后恢复;基因表达显示了与细胞通信和炎症相关的途径的改变.
结论:
- 人类相关的MEA系统有效地检测了OPNA替代品在人类神经网络上的度依赖的神经毒性作用.
- OPNA暴露可以急性和慢性地破坏神经元网络通信,其影响取决于度和持续时间.
- 基因表达的变化表明,涉及细胞外相互作用,信号和炎症的潜在分子机制有助于观察到的网络功能障碍.
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