視床下部のアストロサイト面積、mRNAの発現と体外でのグルタミン酸バランス上のHyperosmolalityの効果

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Neuroscience.2020 Jun;S0306-4522(20)30405-X. doi: 10.1016/j.neuroscience.2020.06.029.Epub 2020-06-27.

視床下部のアストロサイト面積、mRNAの発現と体外でのグルタミン酸バランス上のHyperosmolalityの効果

Effects of Hyperosmolality on Hypothalamic Astrocytic Area, mRNA Expression and Glutamate Balance In Vitro.

M M Souza
F M V Vechiato
L K Debarba
R M Leao
M V S Dias
A A Pereira
J C Cruz
L L K Elias
J Antunes-Rodrigues
S G Ruginsk

PMID: 32599125 DOI: 10.1016/j.neuroscience.2020.06.029.

抄録

長時間の脱水状態が続くと、体液の恒常性が細胞外液（ECF）の高濃度濃度化によって損なわれ、視床下部の機能に重要な変化が生じますが、これは局所レニン-アンジオテンシン系（RAS）の活性化などの他のエフェクター反応と並行して起こります。そこで本研究では、培養視床下部アストロサイトにおけるナトリウム駆動型心電図高濃度化がグリア線維細管酸蛋白質（GFAP）の免疫反応性と蛋白質発現、膜容量、RAS成分のmRNA発現、グルタミン酸バランスに及ぼす役割を調べた。我々のデータは、視床下部アストロサイトが高スモラリティの増加に反応し、GFAP 発現と膜容量が同様に減少していることを示しており、細胞面積の減少を示している。ハイパースモラリティはまた、アンジオテンシノーゲンとアンジオテンシン変換酵素の転写レベルを低下させ、1a型アンジオテンシンII受容体のmRNAをアップレギュレートさせる。高血圧溶液でのインキュベーションはまた、膜グルタミン酸/アスパラギン酸トランスポーター(GLAST)に対する免疫反応性を低下させ、アストロサイトによるトリチウム化アスパラギン酸の取り込みも低下させる。この後者の効果は、以前に高張性にさらされたアストロサイトを等張性条件下でインキュベートすると、完全に元のレベルに回復する。2つの重要な局所シグナル伝達系（グルタミン酸とRAS）への直接的な影響とともに、アストロサイトによって駆動されるこれらのシナプス再編成は、視床下部神経分泌系への興奮性駆動の協調的な増加のために達成される可能性があり、最終的には、高スモラリティに応答してAVPの放出が増加して最高潮に達します。

During prolonged dehydration, body fluid homeostasis is challenged by extracellular fluid (ECF) hyperosmolality, which induce important functional changes in the hypothalamus, in parallel with other effector responses, such as the activation of the local renin-angiotensin system (RAS). Therefore, in the present study we investigated the role of sodium-driven ECF hyperosmolality on glial fibrillary acid protein (GFAP) immunoreactivity and protein expression, membrane capacitance, mRNA expression of RAS components and glutamate balance in cultured hypothalamic astrocytes. Our data show that hypothalamic astrocytes respond to increased hyperosmolality with a similar decrease in GFAP expression and membrane capacitance, indicative of reduced cellular area. Hyperosmolality also downregulates the transcript levels of angiotensinogen and both angiotensin-converting enzymes, whereas upregulates type 1a angiotensin II receptor mRNA. Incubation with hypertonic solution also decreases the immunoreactivity to the membrane glutamate/aspartate transporter (GLAST) as well as tritiated-aspartate uptake by astrocytes. This latter effect is completely restored to basal levels when astrocytes previously exposed to hypertonicity are incubated under isotonic conditions. Together with a direct effect on two important local signaling systems (glutamate and RAS), these synaptic rearrangements driven by astrocytes may accomplish for a coordinated increase in the excitatory drive onto the hypothalamic neurosecretory system, ultimately culminating with increased AVP release in response to hyperosmolality.