アストロサイトと内皮細胞間の相互作用は、アストロサイトのグルタミン酸トランスポーター1（GLT-1）の発現に必要である

Reciprocal communication between astrocytes and endothelial cells is required for astrocytic glutamate transporter 1 (GLT-1) expression.

• Zila Martinez-Lozada
• Michael B Robinson

抄録

アストロサイトは、神経細胞と血管の間に解剖学的に局在することで支持される多様な機能を持っています。これらの機能の一つは、細胞外グルタミン酸のクリアランスである。アストロサイトは、GLT-1（EAAT2とも呼ばれる）およびGLAST（EAAT1とも呼ばれる）という2つのNa依存性グルタミン酸トランスポーターを用いてグルタミン酸をクリアする。GLT-1の発現はシナプス形成時に増加し、アストロサイトの成熟のマーカーとなる。20年以上前に、いくつかのグループが、培養中のアストロサイトがGLT-1をほとんどまたは全く発現せず、ニューロンが発現を誘導することを実証しました。我々は最近、マウスアストロサイトと内皮を共培養すると、GLT-1とGLASTの発現も誘導されることを実証した。これらの増加は、γ-セクレターゼの阻害剤によって阻害された。このような観察結果は、Notchシグナル伝達が必要であるという仮説と一致しているが、関与するリガンドは同定されていない。本研究では、ラットアストロサイト培養を用いて、内皮細胞がGLT-1とGLASTの発現を誘導するメカニズムをさらに明らかにした。その結果、アストロサイトと内皮細胞の共培養では、GLT-1とGLASTのタンパク質とmRNAの発現レベルが高いことが明らかになった。また、アストロサイトでは内皮細胞がNotchの転写因子標的であるHes5を活性化していることを明らかにした。組換えNotchリガンド、抗Notchリガンド中和抗体、およびshRNAを用いて、Dll1とDll4の両方がGLT-1の内皮依存性制御に寄与していることを示す証拠を提供する。また、アストロサイトが内皮におけるDll4の発現を誘導する因子を分泌し、この効果がGLT-1のNotch依存性誘導に必要であることを示しています。これらの研究から、アストロサイトと内皮細胞間の相互作用がアストロサイトの適切な成熟に必要であり、内皮細胞はGLT-1を誘導するためにNotch以外のシグナルをさらに展開している可能性が高いことが示唆された。

Astrocytes have diverse functions that are supported by their anatomic localization between neurons and blood vessels. One of these functions is the clearance of extracellular glutamate. Astrocytes clear glutamate using two Na-dependent glutamate transporters, GLT-1 (also called EAAT2) and GLAST (also called EAAT1). GLT-1 expression increases during synaptogenesis and is a marker of astrocyte maturation. Over 20 years ago, several groups demonstrated that astrocytes in culture express little or no GLT-1 and that neurons induce expression. We recently demonstrated that co-culturing endothelia with mouse astrocytes also induced expression of GLT-1 and GLAST. These increases were blocked by an inhibitor of γ-secretase. This and other observations are consistent with the hypothesis that Notch signaling is required, but the ligands involved were not identified. In the present study, we used rat astrocyte cultures to further define the mechanisms by which endothelia induce expression of GLT-1 and GLAST. We found that co-cultures of astrocytes and endothelia express higher levels of GLT-1 and GLAST protein and mRNA. That endothelia activate Hes5, a transcription factor target of Notch, in astrocytes. Using recombinant Notch ligands, anti-Notch ligand neutralizing antibodies, and shRNAs, we provide evidence that both Dll1 and Dll4 contribute to endothelia-dependent regulation of GLT-1. We also provide evidence that astrocytes secrete a factor(s) that induces expression of Dll4 in endothelia and that this effect is required for Notch-dependent induction of GLT-1. Together these studies indicate that reciprocal communication between astrocytes and endothelia is required for appropriate astrocyte maturation and that endothelia likely deploy additional non-Notch signals to induce GLT-1.

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