重度で進行性神経伝達物質の家族性片麻痺片頭痛の違反1型CACNA1A S218Lノックインマウス

家族性片麻痺片頭痛1型（FHM1）は、CACNA1A遺伝子の変異によって引き起こされ、神経前シナプス症Ca（V）2.1（p/Q型）Ca（2+）チャネルをコードします。これらのチャネルは、多くの中央シナプスおよび神経筋接合部（NMJ）での神経伝達物質放出を媒介します。突然変異S218Lは、FHMの重度の神経学的表現型を引き起こし、さらに、発作、脳浮腫の遅延、および軽度の頭部外傷後の致命的なcom睡に対する運動失調と感受性を引き起こします。最近、CACNA1A S218Lノックインミュータントマウスを生成し、これらの特徴を表示し、生存を減らしました。最初の電気生理学的研究では、皮質拡散性うつ病、ニューロンの体細胞Ca（2+）流入の増強、および横隔膜NMJSでの高い感受性が示され、神経伝達物質放出の大幅な増加が示されました。ここでは、いくつかの筋肉タイプでS218LノックインNMJの機能を非常に詳細に評価しました。特定のCa（V）サブタイプブロッキング毒素を使用した薬理学的分析は、非CA（V）2.1チャネルの代償性寄与を除外しました。エンドプレートのポテンシャルは、多くのNMJでかなり広がりました。高速（40 Hz）誘発アセチルコリン放出がわずかに減少しました。しかし、それは、握力測定とin vitro筋肉収縮実験で評価されるように、衰弱を引き起こす神経伝達のブロックと関連していませんでした。シナプト症は、生理学的外部Ca（2+）濃度での低料金神経刺激でのアセチルコリン放出の増加の増加と、さらに終プレートの潜在的な広がりを含む、年齢とともに明らかに進行しました。我々の結果は、S218Lに変化したシナプス前Ca（V）2.1チャネルを介した運動神経端子へのCa（2+）流入の強化を示唆しています。S218L変異マウスとヒトの中央シナプスでの同様の重度の異常は、劇的な神経学的表現型の根底にあるか、または寄与する可能性があります。

Familial hemiplegic migraine type 1 (FHM1) is caused by mutations in the CACNA1A gene, encoding neuronal presynaptic Ca(V)2.1 (P/Q-type) Ca(2+) channels. These channels mediate neurotransmitter release at many central synapses and at the neuromuscular junction (NMJ). Mutation S218L causes a severe neurological phenotype of FHM and, additionally, ataxia and susceptibility to seizures, delayed brain edema, and fatal coma after minor head trauma. Recently, we generated a Cacna1a S218L knock-in mutant mouse, displaying these features and reduced survival. A first electrophysiological study showed high susceptibility for cortical spreading depression, enhanced neuronal soma Ca(2+) influx, and at diaphragm NMJs, a considerable increase of neurotransmitter release. We here assessed the function of S218L knock-in NMJs at several muscle types in great detail. Pharmacological analyses using specific Ca(V) subtype-blocking toxins excluded compensatory contribution of non-Ca(V)2.1 channels. Endplate potentials were considerably broadened at many NMJs. High rate (40 Hz)-evoked acetylcholine release was slightly reduced; however, it was not associated with block of neurotransmission causing weakness, as assessed with grip strength measurements and in vitro muscle contraction experiments. The synaptopathy clearly progressed with age, including development of an increased acetylcholine release at low-rate nerve stimulation at physiological extracellular Ca(2+) concentration and further endplate potential broadening. Our results suggest enhanced Ca(2+) influx into motor nerve terminals through S218L-mutated presynaptic Ca(V)2.1 channels, likely because of the earlier reported negative shift of activation potential and reduced inactivation. Similar severe aberrations at central synapses of S218L mutant mice and humans may underlie or contribute to the drastic neurological phenotype.