A reorganized GABAergic circuit in a model of epilepsy: evidence from optogenetic labeling and stimulation of somatostatin interneurons.

papers

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24005292

  • Abstract
    • epilepsyにおいてはaxonal sproutingがよく見られる。この研究では抑制性であるs.oriensのSOM+neuronがepilepsy後のaxonal sproutingによってDG-GCまで入力するかを調べた。epilepsyによってSOM+neuronのaxonはs.lacnosum-moleculare.から出てDGの分子層まで侵入した。SOM-Cre/AAV-Cre-ChR2-eYFPマウスを用いて光刺激をすると、DG-GCが抑制性の反応を示した。確かにepilepsyによってaxon reorganizationが起きている。この回路再編がてんかんにおける抑制異常の形成に関与している。領域にはGABA入力が多く存在するのにもかかわらず。
  • Intro
    • excitatoryのaxonal reorganizationはよく見られる。DG-mossy fiberだけでなくHippo-PCなどでも見られる。Inhibitoryについてもaxonの進展が見られるが、territoryを越えてのaxonの進展についてはよくわからなかった。
  • Results
    1. SOM染色でSOM+neuronを標識する。SOM+neuronはs.oriens(O)とhilus(H)にその細胞体があり、s.lacunosum-moleculare(LM)にaxonが集中している。pilocalpineによってaxonがLMからmolecular layer(M)へと侵入している。また、Hから細胞体がなくなっている。SOM+neuronの生存はcaudal-rostral方向によって少し異なる。LMからMへの侵入するaxonは垂直方向であり、H由来ではない。
    2. 同様にLMからMへのaxon侵入が見える。LMから見て近位のsuprapyramidal bladeだけでなく、遠位のinfrapyramidal bladeにもaxonが投射している。
    3. SOM-Cre-Ai9マウスの海馬切片をSOM染色し、共染色の割合を調べた。SOM-Cre-Ai9によって標識されたneuronの97%がSOM+、SOM+なneuronの92%はSOM-Cre-Ai9によって標識されていた。このマウスは十分にSOMプロモーターが機能しているとみてよい。
    4. SOM-Cre/AAV-ChR2-eYFPがどのように標識されているかを見た。s.oriensに細胞体は限局し、LMにaxonが見られた。LMを貫通しDGに到達するものはほとんどなかった。hilusの細胞体は標識されなかったが、これはvirusがs.oriensに限局して感染したためと考えらえる。SOM抗体染色とよく共標識している。
    5. pilocarpineによってSOM+neuronのaxonがLMを超えてMまで侵入している。これがメインデータ。
    6. 電顕データ。eYFPをimmunogoldで。SOM+neuronのaxonの投射先は2/3がshafts、1/3がdendritic spine。解剖的な結合あり。
    7. SOM+neuronを光刺激するとLMのinterneuronにはIPSCが発生するが、DGでは発生しない。GABA blockerにてこの反応は消える。pilocarpineではO,LM,MLいずれを叩いてもDG-GCに反応が出た。機能的な結合あり。
  • Discussion
    1. c−r方向で状況が異なるのはなぜ。そもそもなぜHからのみ細胞が消えるのか。
    2. axon plexusの濃さは細胞の生存率に依存するので、axonの濃さを視認で比較させてはダメでは？抗体がどの程度ワークしているのか。
    3. Ai9はCre による組換で tdTomato を発現するマウス。s.oriensを出ると共染率が下がるのはなぜだろう。
    4. 実際virusの限局度はどのくらいなのだろうか。
    5. virusの感染効率・発現量や感染範囲によってaxonの蛍光は変わってくるので定量は難しいのでは？table.1の定量の信憑性、outer thirdなどの解剖学的な定義はどのように？
    6. 電顕写真ってこんな感じで綺麗に見えるんだー。
    7. 電気生理のデータの見方がわからない。このデータだけではaxonの伸展以外に、DG-GCのdendriteの侵入も否定できない。SOM+neuronがDGに侵入することの生理的意義とは。てんかんの抑制？
  • おまけ
    • SOM以外のinhibitoryについてはどうか。GCやPCのaxon伸展との兼ね合いはどのようになってるのか。E/Iバランスとかどう変化してるのか。inhの再帰回路がどのように作用するのか。参考文献には興奮性に作用するとの報告も？