ヒトおよびラットの神経ペプチドY（NPY）ニューロンの神経栄養生成調節の比較：ラットに由来する凝集培養におけるNPY産生の誘導

以前の研究により、脳由来の神経栄養因子（BDNF）が、ラット胎児脳組織の培養におけるNPY-MRNAの神経ペプチドY（NPY）産生と蓄積を誘導することが確立されました。この研究では、質問に対処しました。培養されたヒトNPYニューロンは、BDNFおよび/または成長因子の神経栄養素（NT）ファミリーの別のメンバーによって調節されていますか？ヒト胎児皮質半球に由来する凝集培養を使用して、以下の実験条件を変化させるNPY生産に対するBDNFの効果を評価しました：胎児と培養時代。中程度の組成（血清の有無）、用量およびBDNFへの暴露期間、およびテストした神経栄養生物（BDNF、NT-4/5、NT-3またはNGF）。これらの条件下では、BDNF、NT-4/5、NT-3、またはNGFはNPY生産の増加を誘発しませんでした。これは、NPY産生の誘導に非常に効果的であり、NPYの発現がこれらの培養で規制されたプロセスであることを検証するForskolin + Phorbol 12 Myristate 13-Acetate（PMA）とは対照的でした。これらのニューロトロフィンのいずれも、フォルスコリン + PMAに対する反応を促進しませんでした。比較すると、ラット胎児皮質に由来する凝集培養を使用して、BDNFおよびNT-4/5はNPY生産の誘導に等量性でしたが、NT-3とNGFは本質的に効果がありませんでした。さらに、NPY産生に対するBDNFまたはNT-4/5およびフォルスコリン + PMAの効果は加法であり、異なる細胞内シグナル伝達経路の関与を示しています。ヒトおよびラット由来の凝集体のウエスタンブロット分析は、BDNF、NT-4/5、またはNT-3のいずれかに応答してチロシンリン酸化される全長TRK受容体の存在を示しています。星状細胞の一次培養（ラットとヒト）には機能的なTRKB受容体が欠けており、凝集体におけるTRKBの神経発現を強く示唆しています。したがって、機能的なTRKB受容体は、ヒトとラットの両方の凝集体によって発現されますが、ラット凝集体のみがBDNFまたはNT-4/5に応答しました。これらの結果は、培養されたヒトおよびラット胎児NPYニューロンのBDNF作用を媒介するTRKB受容体後のイベントの違いと一致しています。

Previous studies established that brain-derived neurotrophic factor (BDNF) induces neuropeptide Y (NPY) production and accumulation of NPY-mRNA in cultures of rat fetal brain tissues. In this study, we addressed the question: Are cultured human NPY neurons regulated by BDNF and/or by another member of the neurotrophin (NT) family of growth factors? Using aggregate cultures derived from human fetal cortical hemispheres, we assessed the effect of BDNF on NPY production varying the following experimental conditions: fetal and culture age; medium composition (with and without serum), dose and duration of exposure to BDNF, and neurotrophin species tested (BDNF, NT-4/5, NT-3 or NGF). Under none of these conditions did BDNF, NT-4/5, NT-3 or NGF induce an increase in NPY production. This was in contrast to forskolin + phorbol 12 myristate 13-acetate (PMA) which were highly effective in inducing NPY production, verifying that expression of NPY is a regulated process in these cultures. None of these neurotrophins enhanced the response to forskolin + PMA. By comparison, using aggregate cultures derived from rat fetal cortices, BDNF and NT-4/5 were equipotent in inducing NPY production but NT-3 and NGF were essentially ineffective. Moreover, the effects of BDNF or NT-4/5 and forskolin + PMA on NPY production were additive, indicating the involvement of distinct intracellular signalling pathways. Western blot analyses of human- and rat-derived aggregates indicated the presence of full-length Trk receptors which are tyrosine-phosphorylated in response to either BDNF, NT-4/5 or NT-3. Primary cultures of astrocytes (rat as well as human) were devoid of a functional TrkB receptor, strongly suggesting a neuronal expression of TrkB in the aggregates. Thus, a functional TrkB receptor is expressed by both the human and rat aggregates, but only the rat aggregates responded to BDNF or NT-4/5. These results are consistent with a difference in a post TrkB-receptor event(s) mediating BDNF action in the cultured human and rat fetal NPY neurons.