Slc38a1 アストログリア由来のグルタミンを GABA 神経伝達物質 GABA 合成のために GABA 神経間膜細胞に伝達します

Slc38a1 Conveys Astroglia-Derived Glutamine into GABAergic Interneurons for Neurotransmitter GABA Synthesis.

• Tayyaba Qureshi
• Mona Bjørkmo
• Kaja Nordengen
• Vidar Gundersen
• Tor Paaske Utheim
• Leiv Otto Watne
• Jon Storm-Mathisen
• Bjørnar Hassel
• Farrukh Abbas Chaudhry

抄録

GABA シグナルは、活動電位発火の同期、シナプス可塑性、神経細胞の発達などの神経細胞機能の広い範囲に関与しています。持続的な GABA シグナルは、GABA の神経伝達物質プールの補充のための効率的なメカニズムを必要とします。一般的な理論は、細胞外放出された GABA はシナプス周囲のアストログリアに輸送され、グルタミンに変換され、その後、ニューロンに戻って GABA、すなわち、グルタミン酸/GABA-グルタミン (GGG) サイクルの再合成のためにシャトルされます。しかし、グルタミンのアストログリアから神経末端への輸送と神経伝達物質GABA合成へのアストログリア由来のグルタミンの寄与の明確な実証は不足しています。アミノ酸トランスポーター溶質キャリア 38 メンバー a1 (Slc38a1) -パルバルブミン GABA ニューロンに富むの遺伝子不活性化と放射性標識アセテート (アストログリア細胞でグルタミンに代謝される) の腹腔内注射によって、我々 は Slc38a1 が GABA の合成のための GABA ニューロンにアストログリア由来のグルタミンのインポートを媒介することを示します。脳スライスでは、我々は需要とグルタミンの供給に応じてGABAの合成のためのGABA神経末端に特異的にグルタミンの取り込みのためのSlc38a1の役割を実証しています。したがって、他の経路のための余地を残しながら、我々の研究は、GGGサイクルの存在と調和して、新たに形成されたGABAのためのSlic38a1の重要な役割を示しています。

GABA signaling is involved in a wide range of neuronal functions, such as synchronization of action potential firing, synaptic plasticity and neuronal development. Sustained GABA signaling requires efficient mechanisms for the replenishment of the neurotransmitter pool of GABA. The prevailing theory is that exocytotically released GABA may be transported into perisynaptic astroglia and converted to glutamine, which is then shuttled back to the neurons for resynthesis of GABA-i.e., the glutamate/GABA-glutamine (GGG) cycle. However, an unequivocal demonstration of astroglia-to-nerve terminal transport of glutamine and the contribution of astroglia-derived glutamine to neurotransmitter GABA synthesis is lacking. By genetic inactivation of the amino acid transporter Solute carrier 38 member a1 (Slc38a1)-which is enriched on parvalbumin GABAergic neurons-and by intraperitoneal injection of radiolabeled acetate (which is metabolized to glutamine in astroglial cells), we show that Slc38a1 mediates import of astroglia-derived glutamine into GABAergic neurons for synthesis of GABA. In brain slices, we demonstrate the role of Slc38a1 for the uptake of glutamine specifically into GABAergic nerve terminals for the synthesis of GABA depending on demand and glutamine supply. Thus, while leaving room for other pathways, our study demonstrates a key role of Slc38a1 for newly formed GABA, in harmony with the existence of a GGG cycle.