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アンドロゲンは、思春期の雄ラットのCA1海馬下野の錐体神経細胞の内在性可塑性のダイナミクスに影響を与える
Androgen Affects the Dynamics of Intrinsic Plasticity of Pyramidal Neurons in the CA1 Hippocampal Subfield in Adolescent Male Rats.
PMID: 32450298 DOI: 10.1016/j.neuroscience.2020.05.025.
抄録
アンドロゲン受容体（AR）は、視床下部前野、末梢線条の床核、内側扁桃体に豊富に発現しており、アンドロゲンは男性の社交的、感情的、攻撃的な行動の調節に重要な役割を果たしています。これらの脳領域に加えて、ARは海馬でも高度に発現しており、海馬がアンドロゲンによる調節のもう一つの主要な標的であることを示唆しています。アンドロゲンがCA1海馬サブフィールドのシナプス可塑性を変調することが知られている。しかし、海馬ニューロンの内在性可塑性に対するアンドロゲンの効果は、これまで明確に解明されていませんでした。本研究では、アンドロゲンが海馬におけるARの発現およびCA1錐体ニューロンの内在性可塑性のダイナミクスに及ぼす影響を、非手術、偽手術、オルキエクトミー（OCX）、OCX+テストステロン（T）、またはOCX+ジヒドロテストステロン（DHT）を投与した思春期の雄ラットを用いて、免疫組織化学、ウェスタンブロッティング、および全細胞電流クランプ記録を用いて調べた。睾丸切除は、AR免疫反応性、安静時膜電位、活動電位数、過分極後振幅、膜抵抗を有意に減少させたが、活動電位閾値と膜容量を有意に増加させた。これらの効果は、芳香化性アンドロゲンTまたは非芳香化性アンドロゲンDHTのいずれかを投与することで反転させることに成功した。さらに、AR-アンタゴニストであるフルタミドを無傷のラットに投与したところ、OCXラットと同様の変化が認められた。今回の研究により、CA1錐体ニューロンの基底部の興奮性を高めるアンドロゲンの役割が明らかになり、これが神経細胞の選択的な興奮/活性化に影響を与え、特定の海馬機能を調節する可能性があることが示唆された。
Androgen receptor (AR) is abundantly expressed in the preoptico-hypothalamic area, bed nucleus of stria terminalis, and medial amygdala of the brain where androgen plays an important role in regulating male sociosexual, emotional and aggressive behaviors. In addition to these brain regions, AR is also highly expressed in the hippocampus, suggesting that the hippocampus is another major target of androgenic modulation. It is known that androgen can modulate synaptic plasticity in the CA1 hippocampal subfield. However, to date, the effects of androgen on the intrinsic plasticity of hippocampal neurons have not been clearly elucidated. In this study, the effects of androgen on the expression of AR in the hippocampus and on the dynamics of intrinsic plasticity of CA1 pyramidal neurons were examined using immunohistochemistry, Western blotting and whole-cell current-clamp recording in unoperated, sham-operated, orchiectomized (OCX), OCX + testosterone (T) or OCX + dihydrotestosterone (DHT)-primed adolescent male rats. Orchiectomy significantly decreased AR-immunoreactivity, resting membrane potential, action potential numbers, afterhyperpolarization amplitude and membrane resistance, whereas it significantly increased action potential threshold and membrane capacitance. These effects were successfully reversed by treatment with either aromatizable androgen T or non-aromatizable androgen DHT. Furthermore, administration of the AR-antagonist flutamide in intact rats showed similar changes to those in OCX rats, suggesting that androgens affect the excitability of CA1 pyramidal neurons possibly by acting on the AR. Our current study potentially clarifies the role of androgen in enhancing the basal excitability of the CA1 pyramidal neurons, which may influence selective neuronal excitation/activation to modulate certain hippocampal functions.
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