モノアミンの局在とダイナミクスのin situイメージング

In situ imaging of monoamine localization and dynamics.

• Eiji Sugiyama
• Ashwin N Skelly
• Makoto Suematsu
• Yuki Sugiura

抄録

最近の試料調製プロトコルと装置の進歩により、現在のイメージング質量分析法（IMS）では、セロトニン、ドーパミン、ノルエピネフリンなどのモノアミン神経伝達物質の局在を含む低分子組織の局在を可視化できるようになりました。モノアミン産生ニューロンとその突起やシナプス結合の特徴は十分に解明されていますが、これらの回路内でのモノアミン局在は未だに不明な点が多いのが現状です。さらに、生理的刺激、薬物投与、神経変性疾患の進行に応答して局所的なモノアミン濃度の変動を研究することは価値があり、IMSと組織上の誘導体化プロトコルを結合することによって得られるin situ濃度マップを解析することによって達成することができます。最近の報告では、モノアミンは細胞内に局在し、遠くの神経末端にも移動し、軸索に沿った輸送や末端での局所合成が活発に行われていることが示されています。また、IMSは、そのような痛みの感覚の間に核足部（NAc）サブ領域内の急速なドーパミンの変動として、地域的に分離されたモノアミンの変動を明らかにすることができます。さらに、外因性薬物の薬物動態もIMSで可視化できるため、セロトニン再取り込み阻害剤（SSRI）など、モノアミンとモノアミンシグナル伝達を選択的に調節する薬物の同時イメージングを可能にする強力な方法論を提供できる可能性があります。したがって、長期的に投与されたSSRIがどこに蓄積され、局所的なモノアミン代謝にどのような影響を及ぼすかをIMSで明らかにできる可能性があります。

Recent advances in sample preparation protocols and instrumentation allow current imaging mass spectrometry (IMS) to enable the visualization of small molecule tissue localization, including that of monoamine neurotransmitters, such as serotonin, dopamine, and norepinephrine. Although monoamine-producing neurons, and their projections and synaptic connections, have been thoroughly characterized, in situ monoamine localization within these circuits remains unclear. Moreover, studying the fluctuations in local monoamine concentration in response to physiological stimuli, drug administration, and neurodegenerative disease progression is worthwhile, and can be achieved by analyzing the in situ concentration maps afforded by coupling IMS with on-tissue derivatization protocols. Recent reports have shown that monoamines localize within cell bodies and also translocate to distant nerve terminals, indicating active transport along axons and/or local synthesis at the terminals. Moreover, IMS can reveal regionally segregated monoamine fluctuations, such as rapid dopamine fluctuation within the nucleus accumbens (NAc) subregion during pain sensation. Furthermore, since exogenous drug pharmacokinetics can also be visualized by IMS, this technique could provide powerful methodologies enabling the simultaneous imaging of monoamines and drugs that selectively regulate monoamine signaling, such as serotonin reuptake inhibitors (SSRIs). Therefore, IMS could reveal where SSRIs administered over the long-term accumulate and how they affect local monoamine metabolism.

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