REM 수면의 산성 아교세포: 간질 쥐에서 더 강한 산성 반응

[아름이]

REM 수면의 산성 아교세포: 간질 쥐에서 더 강한 산성 반응
날짜:
2023년 3월 3일
원천:
도호쿠 대학
요약:
REM 수면 패턴의 변화는 잠재적으로 간질의 중증도를 진단하는 데 사용될 수 있다고 새로운 연구가 제안했습니다. 연구자들은 성상세포(별 모양의 아교세포)가 뇌의 국소 이온성 및 대사성 환경을 조절하는 것으로 생쥐의 REM 수면에 산성 반응을 보인다는 것을 보여주었습니다. 그들은 산 반응이 특정 정보 처리 및 수면 중에 가소성을 생성하는 근본적인 원동력이 될 수 있다는 이론을 세웠습니다.

전체 이야기
도호쿠 대학의 연구원들은 뇌의 국소 이온성 및 대사성 환경을 조절하는 별 모양의 신경아교세포인 성상세포가 생쥐에서 REM 수면과 함께 산성 반응을 보인다는 것을 보여주었습니다. 그들은 산 반응이 특정 정보 처리 및 수면 중에 가소성을 생성하는 근본적인 원동력이 될 수 있다는 이론을 세웠습니다.

그들은 또한 간질 뇌에서 강화된 성상세포의 REM 반응을 발견했는데, 이는 REM 수면과 관련된 뇌 환경 변화를 연구하는 것이 잠재적으로 간질 발생의 중증도에 대한 바이오마커로 사용될 수 있음을 의미합니다.

연구 결과는 2023년 3월 3일자 Brain 저널에 자세히 설명되어 있습니다 .

뉴런은 의심할 여지 없이 뇌의 정보 처리를 담당합니다. 성상 세포는 신경 정보 회로의 필수 구성 요소로 생각되지 않았습니다. 그러나 최근 연구 결과는 의식, 수면, 기억 형성 및 메타 가소성과 같은 마음의 상태가 모두 성상 세포의 활동에 의해 제어될 수 있음을 시사합니다.

뇌 기능에서 성상교세포의 역할을 이해하기 위해 형광 센서 단백질을 마우스의 성상교세포에서 유전적으로 발현시켰습니다. 연구원들은 우리의 수면 상태와 전신 신진 대사를 제어하는 ​​데 필수적인 뇌의 일부인 쥐의 측면 시상 하부에 광섬유를 이식했습니다.

이 섬유를 통해 여기광을 보내고 방출된 형광 신호를 기록했습니다. 새로 고안된 방법을 사용하여 연구자들은 기록된 광학 신호에서 성상세포의 칼슘 농도와 pH 및 국소 뇌 혈액량 변화를 해부했습니다.

REM 수면과 관련된 광학 신호의 명확한 변화가 관찰되었습니다. 칼슘 감소, pH 감소(즉, 산성화) 및 국소 뇌 혈액량 증가가 발생했습니다. 연구원들은 산성화와 혈액량 변화가 광학 신호에 강한 영향을 미친다는 것을 확인했습니다. 따라서 섬유 광도계를 사용한 많은 이전 연구는 기록된 데이터를 잘못 해석했을 수 있습니다.

세포의 세포내 용액은 pH에 대해 고도로 완충되기 때문에 산성화는 특히 예상치 못한 것이었습니다. 강한 산성화는 허혈 시 발생하지만 pH 변화는 생리적 조건 하에서 발생하는 것으로 가정하지 않았습니다. 이 성상세포 산성화는 시냅스 신호의 증폭을 유도할 수 있으며 REM 수면 동안 기억 형성의 기초가 될 수 있습니다.

흥미롭게도 광학 기록으로 감지된 국소 뇌 환경의 변화는 뇌파도에서 감지된 앙상블 신경 전기 활동의 신호 변화보다 거의 20초 앞서 있었습니다. 이것은 성상 세포와 혈관 변화가 신경 활동의 상태를 제어한다는 것을 시사합니다. REM 수면으로의 전환은 이러한 국소적 뇌 환경 변화로부터 예측할 수도 있습니다.

연구를 이끈 도호쿠 대학의 슈퍼 네트워크 뇌 생리학 연구실의 Ko Matsui 교수는 "REM 수면 중에는 이전 경험이 분류되고 기억되거나 잊혀지며 이 과정은 꿈으로 인식될 가능성이 높습니다"라고 말했습니다. "성상 세포의 산성화는 신경 회로에서 발생하는 가소성의 가능성을 제어할 수 있습니다."

연구원들은 REM 수면의 특성이 간질과 함께 어떻게 변하는지 더 연구했습니다. 마우스의 해마에 반복적으로 자극을 가하면 뇌가 과잉 행동하기 쉬운 경향이 있으며 이 "점화" 방법은 간질 발생의 모델로 사용되었습니다. 점화 후 자발적으로 발생하는 REM 수면 에피소드를 기록했습니다. 놀랍게도 성상아교세포 칼슘은 거의 감소하지 않고 REM 수면 시 국소 뇌 혈액량이 증가했으며 성상세포에서 강한 산성 반응이 기록되었습니다.

"우리의 이전 연구는 강화된 간질 발작과 관련된 성상세포의 산 반응 증가를 보여주었습니다. "정보는 뉴런에서 전기 신호로 전송되고 처리됩니다. 성상 세포의 pH는 생리학 및 질병 모두에서 이러한 뉴런 활동을 제어할 수 있습니다."

fMRI를 사용하여 인간에서 벌크 pH 및 국소 뇌 혈류의 모니터링이 가능합니다. Ikoma는 REM 수면과 관련된 이러한 국소적인 뇌 환경 변화가 잠재적으로 인간 환자의 간질 중증도를 진단하는 데 사용될 수 있다고 말합니다. "성상세포의 pH를 조절하기 위해 고안된 치료 전략은 잠재적으로 간질 악화를 예방하는 데 사용될 수 있습니다."

출처 : https://www.sciencedaily.com/