呼吸服用:感觉神经元亚型控制不同的呼吸功能

神经被忽视在当今时代的分子和遗传分析取得了一个惊人的秘密。少量的神经元控制呼吸调整但强大的方法,科学家们在老鼠身上发现的。在这些感觉神经元中,两种类型致力于两个特定的呼吸功能。

研究结果,发表在细胞,建议考虑临床条件的新方法与迷走神经相关。

领导的团队,斯蒂芬•Liberles哈佛医学院细胞生物学副教授,有效地解构了迷走神经,一个关键的身体和大脑之间的联系是很重要的,因为它不仅控制呼吸也心率、摄食行为和对疾病的反应。

利用基因工具与光激活这两种神经元类型,科学家们发现,刺激一个神经元类型导致老鼠完全停止呼吸,在呼气状态捕获它们。激活第二个神经元类型老鼠迅速采取,浅呼吸,好像肺部吸入某种刺激物,暗示一个肺防御机制。

这个研究表明由于迷走神经是没有一个统一的结构,切割或刺激的治疗某些条件可能不是最好的选择。迷走神经的神经刺激仍然是临床上广泛用于治疗一系列的条件,从癫痫心情肥胖。针对特定的子集电或药物可能绕过临床副作用。

“这是令人兴奋的认为一种类型的神经元可能控制恶心,另一个可能是控制摄食行为,另一个心率、呼吸,另一个“Liberles说。“鼠标停止呼吸时大约二百个神经元被激活是一个巨大的效应”从一个非常小的数量的神经元。

解开迷走神经

在20世纪初迷走神经生理研究的最前沿,因为它的重要性和可访问性,Liberles说。但它已经几乎忘记了在当前时代。在细胞和分子水平上,没有人真正知道如何迷走神经检测不同的生理刺激,从拉伸饭后胃恶心的毒素,对血压的变化。

Liberles来自受体的世界:他的实验室研究感官受体细胞和他们的伴侣配体控制行为与嗅觉和味觉。将注意力转向解开迷走神经,他们用同样的方法研究内部感觉神经元他们之前部署学习外部感觉神经元。

在小鼠中,每个迷走神经有2500感觉神经元,少量的结构控制着心脏,肺,胃和小肠和控制不同的功能在这些不同的器官。

达到这一戏剧性,“惊人的”时刻在老鼠实验中,细胞生物学博士后研究员大卫鲁伊Chang和研究生Strochlic-co-first的作者细胞文章必须结合解剖和基因的方法。Strochlic开始筛选迷走神经的感觉受体。为此他使用一个方法Liberles开发成一个博士后前HMS的神经生物学教授琳达巴克的实验室。

迷走神经,Strochlic排名(GPCRs) G-protein-coupled受体的表达,以参与传感和发送消息。他发现了一些之前报道受体和发现其他一小部分迷走神经感觉神经元。

GPCRs出现在不同的神经元,让科学家们来解析特定的细胞类型,可能直接特定迷走神经功能。

“我们推测,迷走神经的各种生理功能神经是由不同的小群这些2500个神经元,”Strochlic说。“我们发现在神经元包含不同受体的数量和认为他们可能会做不同的事情。”

照亮了

常被标记基因立足在这个感觉系统GPCRs老鼠和工程产生脑细胞,允许科学家们使用光分子操纵细胞的功能和研究神经元按不同GPCRs排序。

他们看到两个亚种群的迷走神经的神经元发出密集的纤维投射进入肺部的老鼠,但以不同的方式。一种分散至candelabra-like结局表面线航空公司。另一种类型终止在较小的末梢远离主要的航空公司,内部称为肺泡空间的微小气囊。

科学家们也看到同样的模式在脑干。

“这些神经元分子不同,不仅基于GPCRs,但他们也有非常不同的解剖投影模式,“Strochlic说。

当科学家们激活所有的感官神经元没有就两个subtypes-they看到强烈影响心率和胃的压力。但只激活神经元,使老鼠停止呼吸没有改变心脏节律或胃的压力。

“这是特定的呼吸控制,”张说。

他们的研究结果支持了这样的观点,即某些神经元致力于特定的功能,而这可能隐含了疗法治疗哮喘、癫痫、心脏功能紊乱和肥胖。但首先,许多其他的问题需要回答。神经元反应是什么?他们是如何检测这些刺激吗?

呼吸系统是一个系统,“Liberles说。“我们想找到神经元控制摄食行为,控制恶心、控制心率。这将使我们忙碌一段时间描述神经元然后弄清楚它们是如何工作的。”