Qニューロン

Qニューロン（英:quiescence-inducing neurons; Q neurons）は、マウス第3脳室周囲に存在するQRFP陽性神経細胞である[1]。特に前腹側周室核・内側視索前野に存在するものを指す[2]。

マウスにおいてQニューロンを活性化させると自然では見られない冬眠様の低体温・低代謝状態が誘起される。

概要

QRFP（pyroglutamylated RFamide peptide）は視床下部で特異的に発現するタンパク質である[3]。領域としては前腹側周室核（anteroventral periventricular nucleus; AVPe）・内側視索前野（medial preoptic area; MPA）・脳室周囲核・外側視床下部（lateral hypothalamic are; LHA）に発現が見られる。

マウスでQRFP発現ニューロンを化学的に活性化させると約30分のうちに体温低下が始まる（平温38℃→25℃）。約2日間低体温が継続し、その後1週間かけて平温へと戻っていく。この効果をQRFP発現領域間で比較すると、AVPe・MPA・脳室周囲核の活性化は体温低下を引き起こし、 LHAの活性化は特に影響を及ぼさない。影響を及ぼすQRFP発現ニューロンはQニューロン、冬眠様の低体温・低代謝状態はQ ニューロン誘起性低体温・低代謝（Q-neuron-induced hypothermia and hypometabolism; QIH） と呼ばれる。

特性

神経伝達物質

Qニューロン集団はグルタミン酸作動性・GABA作動性・両作動性ニューロンを含んでいる（Glu 8割, GABA 1割弱, 両 1.5割）。GABA作動性Qニューロンのみを活性化すると数時間だけの弱い体温低下が起こり、Glu作動性Qニューロンのみを活性化すると立ち上がりの遅いQIHが起こる。

マーカー

Qニューロンの多くはBDNF, Adcyap1, Ptger3（プロスタグランジンE3受容体）を発現している。

QIH

Q ニューロン誘起性低体温・低代謝（Q-neuron-induced hypothermia and hypometabolism; QIH） の間、マウスは身体活動を抑制する。以下は低下が確認されている特性である。

  • 体温
  • 代謝
    • グルコース濃度
  • 心拍
  • 呼吸
  • 脳活動（脳波）

これらの変化はすべて可逆的である（QIH終了後に組織へのダメージがみとめられない）。

QIHの初期段階では体温上昇を伴わない尾血管の拡張、すなわち能動的な体温低下がおきている。

回路

Qニューロンを含むQIH回路の全容は解明されていないが、Qニューロンの上流・下流ニューロンが同定されている。

Qニューロンへ投射する上流ニューロンはAVPe, VOLT, MnPO, Pe, MPA, VLPO, TC, PVNに細胞体が存在する[4][5]。Qニューロン自体もAVPe, Peに存在するため、介在ニューロンに含む局所回路を持っていると考えられている[6]。

Qニューロンの投射先にはAVPe, Pe, VOLT, MPA, SON, PBN, DMH, TMN MM, RPa, RVLM, LPB, LC, PAGが挙げられる[7][8]。DMHへの投射はQIHへ強い影響をもち、RPaへの結合は比較的弱い影響をもつことがわかっている[9]。

参考文献
  • Takahashi, Tohru M.; Sunagawa,Genshiro A.; Soya, Shingo; Abe, Manabu;Sakurai, Katsuyasu; Ishikawa, Kiyomi;Yanagisawa, Masashi; Hama, Hiroshi et al.(2020-06-11). “A discrete neuronal circuit induces a hibernation-like state in rodents”(英語). Nature. doi:10.1038/s41586-020-2163-6. ISSN 0028-0836.

脚注
  1. These observations suggest that iCre-positive neurons around the third ventricle— especially the neurons in the area of the AVPe and MPA (AVPe/MPA) (quiescence-inducing neurons or ‘Q neurons’)—are mainly responsible for the induced hypothermic state. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2163-6
  2. especially the neurons in the area of the AVPe and MPA (AVPe/MPA) (quiescence-inducing neurons or ‘Q neurons’) https://doi.org/10.1038/s41586-020-2163-6
  3. Expression of Qrfp mRNA was found to be exclusively localized in the hypothalamus,
  4. 逆行性単シナプス標識（SADΔG-GFP+EnvA & Grfp-iCre/AAV-DIO-TVA-mCherry/AAV-DIO-RG）
  5. Extended Data Fig. 11. Takahashi(2020)
  6. Input neurons were also observed in regions in and around the AVPe and periventricular nucleus, suggesting that local interneurons exist that regulate the function of Q neurons, and also indicating that Q neurons might form microcircuitry with interneurons within the AVPe/MPA and periventricular nucleus. Takahashi(2020)
  7. by Qrfp-iCre + AAV-DIO-hSynapsin-GFP in hypothalamus
  8. Extended Data Fig. 7. Takahashi(2020)
  9. by optogenetic axon stim.
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