Astrocytes modulate brainstem respiratory rhythm-generating circuits and determine exercise capacity.
Astrocytes modulate brainstem respiratory rhythm-generating circuits and determine exercise capacity.
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星形胶质细胞调节脑干呼吸节律生成电路，并确定运动能力。
DOI：
10.1038/s41467-017-02723-6
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发表时间：
2018-01-25
影响因子：
16.6
通讯作者：
Gourine AV
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sheikhbahaei S;Turovsky EA;Hosford PS;Hadjihambi A;Theparambil SM;Liu B;Marina N;Teschemacher AG;Kasparov S;Smith JC;Gourine AV
星形胶质细胞参与神经元兴奋性和突触功能的调节，但这些胶质细胞是否可以直接控制运动回路的活动以影响体内复杂的行为仍然是未知的。这项研究的重点是重要的呼吸节律产生电路的preBötC（preBötC），并确定如何受损的功能，局部星形胶质细胞影响呼吸有意识的实验动物（大鼠）。星形胶质细胞中的囊泡释放机制被显性负性SNARE蛋白或破伤风毒素轻链的病毒驱动表达破坏。我们发现，阻断preBötC星形胶质细胞中的囊泡释放降低了静息呼吸率和周期性叹息的频率，降低了节律变异性，损害了对缺氧和高碳酸血症的呼吸反应，并显著降低了运动能力。这些发现表明星形胶质细胞调节产生呼吸节律的CNS回路的活性，在代谢需求增加的条件下对适应性呼吸反应做出重要贡献，并决定运动能力。前波青格复合体的回路产生呼吸所需的节律。在这里，作者提供了证据，使用化学发生方法和方法来抑制囊泡释放的组合，星形胶质细胞在调节呼吸频率中发挥作用。
Astrocytes are implicated in modulation of neuronal excitability and synaptic function, but it remains unknown if these glial cells can directly control activities of motor circuits to influence complex behaviors in vivo. This study focused on the vital respiratory rhythm-generating circuits of the preBötzinger complex (preBötC) and determined how compromised function of local astrocytes affects breathing in conscious experimental animals (rats). Vesicular release mechanisms in astrocytes were disrupted by virally driven expression of either the dominant-negative SNARE protein or light chain of tetanus toxin. We show that blockade of vesicular release in preBötC astrocytes reduces the resting breathing rate and frequency of periodic sighs, decreases rhythm variability, impairs respiratory responses to hypoxia and hypercapnia, and dramatically reduces the exercise capacity. These findings indicate that astrocytes modulate the activity of CNS circuits generating the respiratory rhythm, critically contribute to adaptive respiratory responses in conditions of increased metabolic demand and determine the exercise capacity. Circuits of the preBötzinger complex generate rhythms needed for breathing. Here, the authors provide evidence, using a combination of chemogenetic approaches and approaches to inhibit vesicular release, that astrocytes play a role in regulating respiratory rate.
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DOI：
10.1073/pnas.0700293104
发表时间：
2007-03-20
影响因子：
11.1
作者：
Armbruster, Blaine N.;Li, Xiang;Roth, Bryan L.
通讯作者：
Roth, Bryan L.
DOI：
10.1126/science.1190721
发表时间：
2010-07-30
期刊：
Science (New York, N.Y.)
影响因子：
--
作者：
Gourine AV;Kasymov V;Marina N;Tang F;Figueiredo MF;Lane S;Teschemacher AG;Spyer KM;Deisseroth K;Kasparov S
通讯作者：
Kasparov S
影响因子：
16.2
作者：
Guyenet PG;Bayliss DA
通讯作者：
Bayliss DA
影响因子：
5.5
作者：
Huckstepp, Robert T. R.;Bihi, Rachid Id;Dale, Nicholas
通讯作者：
Dale, Nicholas
影响因子：
4.8
作者：
Coco, S;Calegari, F;Verderio, C
通讯作者：
Verderio, C