适当的铜水平对自发神经活动至关重要

适当的铜水平对自发神经活动至关重要

CF3的两光粒成像表明,添加急性BCS剂量也减少了视网膜神经元的不稳定铜池。

伯克利实验室的一项新的研究表明,适当的铜水平对休息的大脑的健康是必不可少的,并表明铜中的铜中的不同意老年痴呆症而其他神经障碍也可以有助于细胞对细胞通信中的信号传导的误解。

近年来,已经确定了铜在人类脑的健康中起着重要作用。铜氧化不当已与几种神经系统疾病联系在内,包括阿尔茨海默氏症,帕金森,Menkes'和Wilson的型号。铜还被鉴定为酶中的批判性成分,其响应于刺激而激活脑的神经递质。现在研究人员与美国能源部(DOE)的劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley Lab)的一项新研究表明,适当的铜水平对于休息的大脑的健康也至关重要。

“Using new molecular imaging techniques, we’ve identified copper as a dynamic modulator of spontaneous activity of developing neural circuits, which is the baseline activity of neurons without active stimuli, kind of like when you sleep or daydream, that allows circuits to rest and adapt,” says Chris Chang, a faculty chemist with Berkeley Lab’s Chemical Sciences Division who led this study. “Traditionally, copper has been regarded as a static metabolic cofactor that must be buried within enzymes to protect against the generation of reactive oxygen species and subsequent free radical damage. We’ve shown that dynamic and loosely bound pools of copper can also modulate neural activity and are essential for the normal development of synapses and circuits.”

昌,亦认为加利福尼亚大学(UC)伯克利化学部门和Howard Hughes医学院(HHMI)的约会是描述这一点的相应作者yabovip2021国家科学院诉讼程序研究(PNA)。本文标题为“铜是神经电路自发活动的内源性调节剂”。共同作者是Sheel Dodani,Alana Firl,Jefferson Chan,Christine Nam,Allegra Aron,Carl Onak,Karla Ramos-Torres,Jaeho Paek,Corey Webster和Marla Feller。

虽然人类脑仅占体重总量的两倍,但它消耗了通过呼吸所采取的20%的氧气。这种对氧气和氧化代谢的高需求导致大脑含有身体最高水平的铜,以及铁和锌。在过去的几年里,张和他的UC Berkeley的研究小组开发了一系列荧光探头,用于大脑中铜的分子成像。

“缺乏用于监测整个生物体中铜的动态变化的方法使得难以确定铜状况与健康和疾病各个阶段之间的复杂关系,”张表示。“我们一直在设计荧光探针,可以映射铜在活细胞,组织或甚至模型生物中的运动,例如小鼠和斑马鱼。”

对于这种最新的研究,张和他的小组开发出一种称为铜氟-3(CF3)的荧光探针,可用于铜离子的单光子成像。这种新探针允许它们探讨对海马神经元和视网膜组织的松散绑定形式的细胞信号传导的潜在贡献。

“与我们所做的其他人相比,CF3是一种更亲水的探针,所以它给出了更均匀的染色并且适合于细胞和组织,”静脉说。“当我们使用它以及缺乏对铜敏感性的匹配控制染料(CTRL-CF3)时,我们允许我们使用两个共焦和双光子成像方法。”

随着CF3和CTRL-CF3,Chion和HIS的组合显示神经元和神经组织保持松散结合的铜的储存,​​可以通过螯合衰减,以创造所谓的“不稳定铜池”。通过称为CTR1(用于铜转运蛋白1)的铜离子通道的急性螯合或遗传敲低的急性螯合或遗传敲低的针对性破坏这些不稳定的铜池(用于铜转运蛋白1)在开发海马和视网膜电路时改变自发神经活性。

“我们证明,加入铜螯合剂亚烷烃二磺酸(BCS)调节转化为神经活动调节的铜信号,”张表示。“急性铜螯合由于在解离的海马培养物中的额外BCS和完整的发育视网膜组织取出铜,导致过多的自发性活性。”

本研究的结果表明,与威尔逊,阿尔茨海默氏症和其他神经疾病联系的大脑中铜的管理也可以有助于对细胞对细胞通信中的信号传导的错误化。

“我们的结果持有治疗性含义,因为患者需要铜补充剂或铜螯合剂是否取决于存在多少铜,并且在它所在的大脑中的位置,”张说。“这些调查结果还突出了开发分子成像探测器作为试点筛选工具的持续需要,以帮助揭示生活系统中独特和未开发的金属生物学。”yabo124

该研究得到了国家卫生研究院和霍华德休斯医学院的支持。

出版物:Sheel C. Dodani等,“铜是神经电路的内源性调节剂,”2014年PNAS,2014,Vol。111号。46,16280-16285;DOI:10.1073 / PNA.1409796111

图片:劳伦斯伯克利国家实验室

1条评论论“自发神经活动至关重要的适当铜水平”

  1. 铜缺陷比您认为 - 高估的健康流行病更常见,通常会讨论。

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