皮質ChATニューロンはアセチルコリンとGABAを標的および脳領域特異的な方法で共同伝達している

Cortical ChAT neurons co-transmit acetylcholine and GABA in a target- and brain-region-specific manner.

• Adam J Granger
• Wengang Wang
• Keiramarie Robertson
• Mahmoud El-Rifai
• Andrea F Zanello
• Karina Bistrong
• Arpiar Saunders
• Brian W Chow
• Vicente Nuñez
• Miguel Turrero García
• Corey C Harwell
• Chenghua Gu
• Bernardo L Sabatini

抄録

マウス大脳皮質には、コリンアセチルトランスフェラーゼ（ChAT）を発現するニューロンが存在し、アセチルコリンの局所的な供給源となる可能性がある。しかし、大脳皮質のChATニューロンから放出される神経伝達物質とそのシナプス結合性は不明である。我々は、マウスのほぼすべての皮質ChATニューロンが特殊なVIPニューロンであり、GABAは他の抑制性ニューロンに強く放出され、アセチルコリンは第1層ニューロンや他のVIP/ChATニューロンにまばらに放出されることを示している。シナプス後の標的ニューロンに基づく ACh と GABA のこの差動伝達は、VIP/ChAT 介在ニューロンのシナプス前末端に反映されており、定量的な分子解析では、これらのうちのサブセットのみがアセチルコリンを放出することに特化していることが示されている。さらに、我々は、内側前頭前野の内側前頭前野に、発達の起源がはっきりとした別個の疎な非VIP ChATニューロンの集団が存在し、第1層でアセチルコリンを強力に放出することを明らかにした。これらの結果は、皮質ChATニューロンの皮質-領域の不均一性と、アセチルコリンとGABAの標的特異的な共放出の両方を示している。

The mouse cerebral cortex contains neurons that express choline acetyltransferase (ChAT) and are a potential local source of acetylcholine. However, the neurotransmitters released by cortical ChAT neurons and their synaptic connectivity are unknown. We show that the nearly all cortical ChAT neurons in mice are specialized VIP interneurons that release GABA strongly onto other inhibitory interneurons and acetylcholine sparsely onto layer 1 interneurons and other VIP/ChAT interneurons. This differential transmission of ACh and GABA based on the postsynaptic target neuron is reflected in VIP/ChAT interneuron pre-synaptic terminals, as quantitative molecular analysis shows that only a subset of these are specialized to release acetylcholine. In addition, we identify a separate, sparse population of non-VIP ChAT neurons in the medial prefrontal cortex with a distinct developmental origin that robustly release acetylcholine in layer 1. These results demonstrate both cortex-region heterogeneity in cortical ChAT interneurons and target-specific co-release of acetylcholine and GABA.

© 2020, Granger et al.