پیام رسانی نابجای کلسیم در آستروسیت ها تهییج پذیری عصبی را در مدل سلول های بنیادی سندرم داون انسانی مهار می کند
تاریخ انتشار: جمعه 22 تیر 1397
| امتیاز:
سندرم داون(DS) یک اختلال ژنتیکی است که منجر به مشکلات شناختی می شود. اثرات ماندگار مربوط به نسخه اضافی از کروموزوم 21 انسانی(HSA21) درک مکانیستیک پاتوفیزیولوژی سندرم داون را مشکل می سازد. ما رابطه نورون-آستروسیت را در یک مدل سلولی تریزومی HSA21 کاملا شبیه سازی شده از سلول های بنیادی پرتوان القایی(iPSCs) مشتق از بیماران مبتلا به سندرم داون ارزیابی کردیم. بوسیله ترکیب تصویربرداری کلسیم با رویکردهای ژنتیکی، ما نواقص عملکردی آستروگلیای سندرم داون و اثرات آن روی تهییج پذیری عصبی را کشف کردیم. در مقایسه با آستروگلیاهای ایزوژن به عنوان کنترل، آستروگلیاهای سندرم داون نوسانات خودبخودی کلسیمی فراوان تری را نشان دادند که تهییج پذیری نورون های هم کشت شده را کاهش داد. علاوه براین، فعالیت نورونی سرکوب شده می تواند بوسیله از بین بردن فعالیت کلسیمی مستقل آستروسیت ها به صورت شیمیایی بوسیله بلوک کردن پیام رسانی بواسطه آدنوزین یا به صورت ژنتیکی بوسیله ناک دان کردن گیرنده های اینوزیتول تری فسفات(IP3) یا S100B، احیا شود. S100B یک پروتئین متصل شونده به کلسین است که روی HSA21 کد می شود. نتایج ما مکانیسمی را نشان می دهد که به موجب آن سندرم داون عملکرد آستروسیت ها را تغییر می دهد و به دنبال آن تهییج پذیری عصبی را مختل می کند.
Cell Rep. 2018 Jul 10;24(2):355-365. doi: 10.1016/j.celrep.2018.06.033.
Aberrant Calcium Signaling in Astrocytes Inhibits Neuronal Excitability in a Human Down Syndrome Stem Cell Model.
Mizuno GO1, Wang Y2, Shi G1, Wang Y2, Sun J3, Papadopoulos S1, Broussard GJ1, Unger EK1, Deng W4, Weick J5, Bhattacharyya A6, Chen CY3, Yu G2, Looger LL7, Tian L8.
Abstract
Down syndrome (DS) is a genetic disorder that causes cognitive impairment. The staggering effects associated with an extra copy of human chromosome 21 (HSA21) complicates mechanistic understanding of DS pathophysiology. We examined the neuron-astrocyte interplay in a fully recapitulated HSA21 trisomy cellular model differentiated from DS-patient-derived induced pluripotent stem cells (iPSCs). By combining calcium imaging with genetic approaches, we discovered the functional defects of DS astroglia and their effects on neuronal excitability. Compared with control isogenic astroglia, DS astroglia exhibited more-frequent spontaneous calcium fluctuations, which reduced the excitability of co-cultured neurons. Furthermore, suppressed neuronal activity could be rescued by abolishing astrocytic spontaneous calcium activity either chemically by blocking adenosine-mediated signaling or genetically by knockdown of inositol triphosphate (IP3) receptors or S100B, a calcium binding protein coded on HSA21. Our results suggest a mechanism by which DS alters the function of astrocytes, which subsequently disturbs neuronal excitability.
PMID: 29996097