Nature:神经肽和神经递质信号的回路协调 缓慢快速

邓文龙

Nature:神经肽和神经递质信号的回路协调

相反的神经肽和神经递质信号的电路协调。中枢神经系统中神经元同时释放行动快速的神经递质和缓慢的调控性神经肽。具有相反信号的神经递质和神经肽能够通过不同细胞类型在不同时间尺度下发生作用，增强回路输出，优化行为。本论文是中枢神经系统兴奋抑制行为调节机理的基础医学论文。

领研网

2023/07/24
论文
论文标题：Circuit coordination of opposing neuropeptide and neurotransmitter signals
作者：Soden, Marta E., Yee, Joshua X., Zweifel, Larry S.
期刊：Nature
发表时间：2023/06/28
数字识别码：10.1038/s41586-023-06246-7
摘要：Fast-acting neurotransmitters and slow, modulatory neuropeptides are co-released from neurons in the central nervous system, albeit from distinct synaptic vesicles1. The mechanisms of how co-released neurotransmitters and neuropeptides that have opposing actions—for example, stimulatory versus inhibitory—work together to exert control of neural circuit output remain unclear. This has been difficult to resolve owing to the inability to selectively isolate these signalling pathways in a cell- and circuit-specific manner. Here we developed a genetic-based anatomical disconnect procedure that utilizes distinct DNA recombinases to independently facilitate CRISPR–Cas9 mutagenesis2 of neurotransmitter- and neuropeptide-related genes in distinct cell types in two different brain regions simultaneously. We demonstrate that neurons within the lateral hypothalamus that produce the stimulatory neuropeptide neurotensin and the inhibitory neurotransmitter GABA (γ-aminobutyric acid) utilize these signals to coordinately activate dopamine-producing neurons of the ventral tegmental area. We show that GABA release from lateral hypothalamus neurotensin neurons inhibits GABA neurons within the ventral tegmental area, disinhibiting dopamine neurons and causing a rapid rise in calcium, whereas neurotensin directly generates a slow inactivating calcium signal in dopamine neurons that is dependent on the expression of neurotensin receptor 1 (Ntsr1). We further show that these two signals work together to regulate dopamine neuron responses to maximize behavioural responding. Thus, a neurotransmitter and a neuropeptide with opposing signals can act on distinct timescales through different cell types to enhance circuit output and optimize behaviour.

摘要翻译（由计算机程序完成，仅供参考，内容以英文原文为准）：
快速作用的神经递质和慢速调节的神经肽是从中枢神经系统的神经元中共同释放的，尽管是从不同的突触泡中释放的1。共同释放的神经递质和神经肽具有相反的作用，例如刺激作用和抑制作用，如何共同作用以控制神经回路输出的机制尚不清楚。由于无法以细胞和电路特异性的方式选择性地分离这些信号通路，这一问题一直难以解决。在这里，我们开发了一种基于遗传的解剖学断开程序，该程序利用不同的DNA重组酶，在两个不同的大脑区域的不同细胞类型中同时独立促进神经递质和神经肽相关基因的CRISPR–Cas9突变2。我们证明，下丘脑外侧产生刺激性神经肽神经降压素和抑制性神经递质GABA（γ-氨基丁酸）的神经元利用这些信号协同激活腹侧被盖区产生多巴胺的神经元。我们发现，下丘脑外侧神经降压素神经元释放的GABA抑制腹侧被盖区内的GABA神经元，解除对多巴胺神经元的抑制并导致钙的快速升高，而神经降压素直接在多巴胺神经元中产生缓慢失活的钙信号，该信号依赖于神经降压素受体1（Ntsr1）的表达。我们进一步证明，这两个信号共同调节多巴胺神经元的反应，以最大限度地提高行为反应。因此，具有相反信号的神经递质和神经肽可以通过不同的细胞类型在不同的时间尺度上发挥作用，以增强电路输出并优化行为。

所属学科：
神经科学
生理学

（导读 阿金）中枢神经系统中神经元同时释放行动快速的神经递质和缓慢的调控性神经肽。本研究开发出一种基于基因的解剖中断程序，使用不同的DNA重组酶在两个不同脑区不同细胞类型中同时独立促进神经递质和神经肽相关基因的CRISPR-Cas9突变发生。结果证明具有相反信号的神经递质和神经肽能够通过不同细胞类型在不同时间尺度下发生作用，增强回路输出，优化行为。

文章标签
中枢神经系统
神经递质
神经肽
DNA重组酶
CRISPR-Cas9系统

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