一時的なドモ酸興奮毒性後の器官型海馬培養における苔状の繊維発芽とシナプス形成の強化

以前に、AMPA/カイニート受容体アゴニストドメオ酸（DOM）の低濃度によって誘発された海馬CA1領域への一時的な興奮毒性損傷の後、ラット器官型海馬スライス培養（OHSC）のBDNF上方制御と神経新生の増加の証拠を報告しました。OHSCで観察された変化は、in vivoでの観察と一致しており、周産期発達中にラットに投与されたDOMの低濃度が、結果として生じる成体動物でBDNFとTRKB発現の増加を引き起こしました。生体内での低用量ドム治療は、CA3（苔状の繊維発芽）に投影される歯状顆粒細胞軸索の異常な形成を含む、海馬構造と機能の永続的な変化をもたらします。現在の研究における私たちの目的は、DOMによって誘発される構造海馬可塑性のメカニズムに関する将来の研究を促進するために、DOMの低濃度がOHSCに苔状繊維発芽および/またはシナプス形成を誘導するかどうかを判断することです。ここでは、低濃度のDOM（2μM）の24時間の適用に続いて回復したことで、培養で時間とともに進行する苔状繊維マーカーZNT3の発現が大幅に増加することを報告します。DOM s辱（2μm、24時間）は、シナプス前シナプトフィシンとシナプス後マーカーPSD-95の両方の有意なアップレギュレーションももたらしました。観察されたすべての効果は、AMPA/カイニート拮抗薬CNQXまたはNBQXの同時投与によって完全に拮抗されましたが、NMDA拮抗薬CPPによってのみ部分的にのみ、カルシウムチャネルブロッカーニフェジピンではありませんでした。永続的な神経毒性を誘導するために必要なものよりもDOMの濃度にOHSCを曝露することは、in vivoでDOM効果を効果的にモデル化できる海馬構造の進行性の変化を誘発する可能性があると結論付けています。

We have previously reported evidence of BDNF upregulation and increased neurogenesis in rat organotypic hippocampal slice cultures (OHSC) after a transient excitotoxic injury to the hippocampal CA1 area induced by low concentrations of the AMPA/kainate receptor agonist domoic acid (DOM). The changes observed in OHSC were consistent with observations in vivo, where low concentrations of DOM administered to rats during perinatal development caused increased BDNF and TrkB expression in the resulting adult animals. The in vivo low dose-DOM treatment also results in permanent alterations in hippocampal structure and function, including abnormal formation of dentate granule cell axons projecting to area CA3 (mossy fiber sprouting). Our objective in the current study is to determine if low concentrations of DOM induce mossy fiber sprouting and/or synaptogenesis in OHSC in order to facilitate future studies on the mechanisms of structural hippocampal plasticity induced by DOM. We report herein that application of a low concentration of DOM (2 μM) for 24 h followed by recovery induced a significant increase in the expression of the mossy fiber marker ZnT3 that progressed over time in culture. The DOM insult (2 μM, 24 h) also resulted in a significant upregulation of both the presynaptic marker synaptophysin and the postsynaptic marker PSD-95. All of the observed effects were fully antagonized by co-administration of the AMPA/kainate antagonists CNQX or NBQX but only partly by the NMDA antagonist CPP and not by the calcium channel blocker nifedipine. We conclude that exposure of OHSC to concentrations of DOM below those required to induce permanent neurotoxicity can induce a progressive change in hippocampal structure that can effectively model DOM effects in vivo.