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Curr Biol:一对跨神经细胞的黏附分子控制多巴胺突触前结构的发育

Curr Biol:一对跨神经细胞的黏附分子控制多巴胺突触前结构的发育
2021年06月18日 07:34 新浪网 作者 brainnews脑科学新闻

  

  北京时间2021年6月17日晚23时,美国凯斯西储大学医学院神经科学系梅林教授研究组Current Biology期刊发表论文——“In trans neuregulin3-Caspr3 interaction controls DA axonal bassoon cluster development”。

  该研究发现,神经调节素3(neuregulin3)和接触蛋白相关蛋白3(contactin associate likeprotein3 or Caspr3)控制多巴胺突触结构的发育。

  凯斯西储大学的崔万鹏博士高囡囡博士为论文共同第一作者,梅林教授为通讯作者。

  多巴胺是大脑内导致愉悦或满足感的神经递质,控制犒赏,学习以及习惯养成。当我们成功完成某项工作或者某项技能,脑内多巴胺的释放起到正向刺激作用,带给我们成就感,鼓励我们继续学习或者挑战。然而当我们经历失败,或者结果不达预期的时候,往往会抑制多巴胺释放,带给我们一种挫折感。

  多巴胺能神经细胞和许多神经细胞形成突触,通过释放多巴胺调节它们的功能。多巴胺突触功能的异常可能是多种精神类疾病的病理机制,包括精神分裂症,注意力缺陷,以及抑郁症被等。科学家对突触发育的研究主要集中在谷氨酸和γ-氨基丁酸突触上,人们对于多巴胺突触的形成分子机制所知甚少。

  中脑腹侧被盖区的多巴胺神经元投主要射到纹状体和伏隔核多巴胺在纹状体的投射非常密集,使得在形态学上研究多巴胺的突触非常困难。崔万鹏等应用MAP(magnified analysis of the proteome)技术,研究伏隔核的多巴胺神经元突触前结构,发现多巴胺突触存在所谓的突触消退,即在发育早期增加,小鼠出生后14天开始减少。他们发现NRG3的表达量也有类似的变化,说明NRG3可能参与调节多巴胺突触的发育。果然,多巴胺神经元特异性NRG3 敲除小鼠中, 多巴胺神经元的轴突显著增加。

  作者使用FSCV (fast scanning cyclic voltammetry) 的方法研究多巴胺的释放,确定多巴胺突触是否有活性,结果显示,NRG3敲除小鼠的多巴胺的自然瞬间释放增加,同时电刺激导致伏隔核多巴胺释放也显著增加。这些结果说明NRG3会抑制多巴胺突触的形成。NRG3是一个表达在多巴胺神经元的跨膜蛋白质,为进一步探究NRG3的作用机制,作者使用高灵敏度ELISA对神经细胞黏附分子进行了筛选,寻找NRG3的胞外结合蛋白。他们筛选结果发现了Caspr3,它可以和NRG3共沉淀,介导细胞间的结合。

  有意思的是,Caspr3高度富集在纹状体中型多棘神经元,即多巴胺神经元的靶细胞中。在Caspr3敲除小鼠,多巴胺神经元的轴突分支变多,突触增加,多巴胺释放加强。这些结果显示,NRG3和Caspr3的相互作用控制了多巴胺突触前结构的发育。

  图文摘要

  该项工作首次发现一对跨神经细胞的黏附分子控制多巴胺突触前结构的发育,并且揭示了神经调节素3和接触蛋白相关蛋白3是多巴胺突触成熟和修剪的重要参与者。鉴于多巴胺释放以及突触发育在精神分裂症以及抑郁症中的关键作用,该研究为理解这类精神疾病的发病机制提供了新的方向。

  相关论文信息:

  https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.05.045

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