マウスの性差のある腎-脳接続マップ

2024-08-04 Sun
マウスの腎臓-脳結合マップの性的二型性近年、腎臓機能が局所的な自己調節とホルモンシステムの影響を受けるだけでなく、神経系によっても大きく調節されていることが、ますます多くの研究で示されています。中枢自律核と腎臓の間に多シナプス性の解剖学的結合が存在することは知られていますが、雄性と雌性のマウスにおいて、神経系と腎皮質および髄質の神経結合に違いがあるかどうかはまだ不明です。本論文の著者は、この問題を背景に、偽狂犬病ウイルス（Pseudorabies Virus, PRV）の伝播特性を利用して、腎皮質と髄質の中枢神経系（Central Neural System, CNS）神経ネットワークマップを描くことを試みました。
研究背景と目的腎臓は、体液と電解質バランス、酸塩基平衡、血圧調節、赤血球生成など、体内恒常性の維持に重要な役割を果たしています。近年の研究では、病理的状態において、腎交感神経活動の増加が腎臓、心血管系、代謝疾患を伴うことがよくあることが分かっています。また、腎神経除去術が難治性高血圧の補助的治療法として考えられています。腎臓の中枢自律ネットワークについては多くの研究で描かれていますが、性別や腎臓の異なる部位の神経結合についての記述はまだ明確ではありません。本研究は、この空白を埋め、雄性と雌性マウスの性的二型性腎臓-脳結合マップを提供することを目的としています。
論文概要本研究はXulin Li、Yuan Zhou、Feng WangおよびLiping Wangらによって行われ、彼らは全て中国科学院深圳先端技術研究院に所属しています。研究は2024年の「Neuroscience Bulletin」誌に掲載されました。
方法と材料動物飼育研究には14〜18週齢の未経産雄性および雌性C57BL/6Jマウスを各グループ5匹ずつ使用し、浙江維通利華実験動物技術有限公司から購入しました。
ウイルス注射研究にはPRV-531（EGFP蛍光標識付き）とPRV-724（mRuby蛍光標識付き）の2種類のPRV組換えウイルスを使用して標識分析を行いました。マウスの体重を測定し、1%ペントバルビタールで麻酔をかけた後、総量1μlのウイルスをマウスの左腎皮質と右腎髄質に注入しました。
組織調製と顕微鏡撮影ウイルス注射5日後、マウスを心臓灌流固定し、脳を取り出してスライスを作成しました。免疫染色したスライスを顕微鏡と自動スライススキャナーで撮影し、特定の脳領域で標識された神経細胞を手動でカウントしました。
データ分析GraphPad Prism 8.3.0ソフトウェアを使用して二元配置分散分析（ANOVA）を行いました。*P <0.0001、P <0.001、**P <0.01、*P <0.05を統計的有意とします。
研究結果PRVに感染した34の脳領域を標識し、定量化しました。腎臓に関連する神経細胞の大部分は脳幹、中脳、視床下部領域に集中して分布しており、腎臓機能が生命の基盤であり、保存されていることを示しています。これらの主要な部位における感染神経細胞数に雌雄マウス間で有意な差は見られませんでした。
腎神経結合の性差と左右差左腎にPRV-531ウイルス、右腎にPRV-724ウイルスを注射することで、マウスの脳における左右の腎臓との結合神経細胞の分布パターンを比較しました。結果、PVN、PSTH、DMVなどの脳領域で明らかな左右非対称性が見られました。性差については、CEAとPSTHが雄性マウスでより強い腎臓との結合を示し、Pno、LDTGV、NTSは雌性マウスでより強い結合を示しました。
腎皮質と髄質の神経結合脳と腎皮質および髄質の結合の違いを探るため、腎皮質と髄質にそれぞれPRV-531とPRV-724ウイルスを注射しました。結果、脳における腎皮質と髄質に結合する神経細胞は主に同じ脳領域に分布しており、雄雌マウス間に有意な差は見られませんでした。
両側腎臓および腎皮質/髄質に同時に結合する神経細胞の分布パターン分析の結果、ほとんどの脳領域で左右の腎臓および腎皮質と髄質に結合するウイルス標識神経細胞の共標識率は中程度であり、顕著な性差は見られませんでした。
考察腎臓機能調節における脳領域の未知の役割RMC、EW、PSTHなど、これまで詳細に議論されていなかった脳領域が腎臓との結合において重要であることが発見されました。特にEWは中脳に対応し、エネルギー代謝や心血管機能など多くの自律機能に関連しています。
ウイルス追跡技術の応用とその限界本研究で使用されたPRVウイルスは中枢神経系での標識効率が高く、これまでの研究で区別されていなかった腎皮質と髄質の異なる亜構造を区別することができました。しかし、実験では個体差や注射技術が結果に影響を与える可能性があります。
性差が腎臓機能に与える影響研究結果は、腎臓疾患における性差の潜在的なメカニズムをさらに説明し、性ホルモンの影響に関する従来の認識を超えています。
結論本研究は、雄性および雌性マウスの包括的な腎臓-脳結合マップを提供し、脳領域と腎皮質および髄質を結ぶネットワーク構造を詳細に示し、性差を明らかにしました。これにより、脳が異なる器官をどのように協調して体内恒常性を維持しているかをより良く理解し、新しい治療戦略の開発をサポートすることができるでしょう。