Роль ГАМК-нейронов в центральных биологических часах
Исследовательская группа под руководством доктора Дайсукэ Оно и профессора Акихиро Яманаки из Высшей школы медицины Университета Нагойи выяснила, что тормозные нейроны (ГАМКергические нейроны) центральных биологических часов в супрахиазматическом ядре (СХЯ) улучшают циркадные ритмы на выходе.
Физиология и поведение, такие как цикл сон/бодрствование, температура тела и эндокринные функции, демонстрируют 24-часовые колебания, называемые циркадными ритмами. Их временной порядок регулируется центральными биологическими часами, расположенными в СХЯ. Эти результаты могут помочь понять, как СХЯ регулирует физиологические явления. Кроме того, они могут способствовать разработке новых клинических подходов для лечения различных заболеваний, связанных с нарушением циркадных ритмов. Работа была опубликована онлайн в журнале Communications Biology 21 июня 2019 года.
Результаты исследования
В данном исследовании ученые изучили ГАМК-сигнализацию в СХЯ, используя мышей с дефицитом везикулярного транспортера ГАМК (VGAT-/-) или фермента синтеза ГАМК — глутаматдекарбоксилазы (GAD65-/-/67-/-). Они одновременно измеряли циркадные ритмы с помощью биолюминесцентного репортера для продукта часового гена PER2 (PER2::LUC), спонтанную электрическую активность и уровень внутриклеточного кальция (Ca2+) в течение нескольких циклов в культивируемых срезах СХЯ перинатальных мышей.
СХЯ, лишенное ГАМК, демонстрировало взрывную электрическую активность в течение всего дня. Эта активность была связана с резким увеличением внутриклеточного Ca2+, которое было синхронным во всем срезе СХЯ. При этом циркадный ритм PER2 в основном сохранялся. Также было обнаружено, что специфичное для СХЯ истощение VGAT у взрослых мышей ухудшало циркадные ритмы поведения.
Выводы и перспективы
Таким образом, ГАМК необходима для подавления взрывной электрической активности нейронов и резкого повышения уровня внутриклеточного Ca2+, но не для генерации и стабильности молекулярных циркадных колебаний в СХЯ. ГАМК-сеть может улучшать циркадный ритм электрической активности, обеспечивая «бесшумную» коммуникацию с нейронами за пределами СХЯ.