Postnatal development and maturation of fast-spiking PVIs

Specific vulnerability of PVIs to developmental stressors that cause oxidative stress could result from their relatively late time course of maturation.

※time course: 時間経過。course「進行、経過、推移」

The mammalian GABAergic system develops slowly during early postnatal life; in the neonatal brain, GABA is the principal excitatory transmitter that induces depolarization and that are important for the early development of the neural network (Ben-Ari et al., 2004).

Conversion of GABAergic transmission from depolarizing to hyperpolarizing during the first postnatal week in rodents depends on the expression of the K+/Cl- cotransporter (KCC2) and the Cl- electrochemical potential (Ben-Ari et al., 2004, 2012).
げっ歯類において生後最初の1週間は、GABAによる神経伝達の脱分極から過分極への変換は、K+/Cl-共輸送体 (KCC2) の発現ならびにCl-の電気化学的ポテンシャルに依存している。

※depends on the expression of KCC2: KCC2は浸透圧ストレスがなくても生理的に活性化している唯一のK+/Cl−共輸送体で、Cl-を排出してニューロンの低いCl-濃度を維持している。GABAがニューロンを過分極させて抑制的に働くためにはKCC2が必要 (Ben-Ari et al., 2012)

※K+/Cl- (Kalium+/Chlorine-): カリウム陽イオン/塩素陰イオン

※electric potential: 電位 (差)。電流は電位の高い所から低い所へ流れる

※chemical potential: 化学ポテンシャル。物質は化学ポテンシャルの高い方から低い方に向かって移動する

GABA signaling not only regulates interneuron axon branching and synapse formation during the maturation of inhibitory innervations (Chattopadhyaya et al., 2007) but also regulate synapse elimination and axon pruning (Wu et al., 2012).
抑制性の神経支配が成熟する間、GABAシグナルは介在ニューロン軸索の分岐とシナプスの形成を調節するだけでなく (Chattopadhyaya et al., 2007)、シナプスの除去と軸索の刈り取りも調節する(Wu et al., 2012)。

※innervation: 神経支配。ニューロンが筋肉や分泌腺などの効果器につながって活動を制御すること

Studies on multiple mammalian species have shown that cortical FS PVIs develop dramatically during early postnatal life.
様々なほ乳類の研究から、皮質の高速発火 (FS) PVIは生後早期に劇的に発達することが示されている。

In rodents, transcriptional and electrophysiological maturation of neocortical FS interneurons from slow (low gamma band frequency) into fast (upper gamma band) signaling devices occurs over the first four weeks (Doischer et al., 2008; Okaty et al., 2009; Goldberg et al., 2011).
げっ歯類の新皮質のFS介在ニューロンは、遅いシグナル (ガンマ波の低い周波数帯域) から、速いシグナル (ガンマ波のより高い帯域) の装置へと転写的にも電気生理学的にも成熟し、それは生後の最初の4週間にわたって起きる。

※device: 機械的・電気的な装置。an electronic device「電子装置」

PVIs start to express parvalbumin mRNA and protein by postnatal first week (de Lecea et al., 1995; Itami et al., 2007).

The electrochemical properties of PVIs change around the same developmental age; the K+ channel subunits Kv3.1 and Kv3.2, sodium channels Scn8a and Scn4b, and two-pore K+ leak channels TWIK1 and TASK1 are developmentally regulated and contribute to the establishment of the FS behavior characteristics of PVIs (Du et al., 1996; Rudy and McBain, 2001; Tansey et al., 2002; Grieco and Raman, 2004; Grieco et al., 2005; Levin et al., 2006; Okaty et al., 2009; Goldberg et al., 2011).

※Kv: 電位依存性カリウムチャネル (voltage-gated potassium channel)。脱分極によって活性化して開口するカリウムチャネル。Kv3.1とKv3.2は活性化の閾値が高く活動電位が発生してから活性化し、そして活性化が持続する (遅延整流性)

※two-pore K+ channel: two-poreドメインカリウムチャネル、または直列poreドメインカリウムチャネル。αサブユニット1つの中に、カリウムイオンを通す小孔 (pore) ドメイン (domain; 領域) が直列に2つ並んでいることから

※leak: 漏洩、漏れること。イオンは電気化学的勾配にしたがってチャネル (channel; 通路) を出入りする

It was also found that the synaptogenesis of both electrical and GABAergic connections among FS PVIs and PVI-pyramidal neuron microcircuit in rodent was not established until the second postnatal week (Pangratz-Fuehrer and Hestrin, 2011; Yang et al., 2012), and maturation of perisomatic innervations by PVIs is activity and experience dependent (Chattopadhyaya et al., 2004; Jiao et al., 2006).
そしてげっ歯類のFS PVI同士間の微小回路、ならびにPVIと錐体ニューロン間の微小回路内では、電気的な結合/GABA作動性の結合によるシナプス形成は、生後2週間までは確立されなかったことも判明した。

※microcircuit: 小型回路、集積回路 (integrated circuit; IC)

Mature PVIs are wrapped by PNNs, and removal of PNNs increased the excitability of interneurons (Dityatev et al., 2007).
成熟したPVIはペリニューロナルネット (PNN) によって覆われ、PNNの除去は介在ニューロンの興奮性を増加させた。

Recently it was revealed that PNNs protected mature PVIs against oxidative stress and excessive ROS challenge during early life disrupted PNNs maturation around PVIs and made them more susceptible to oxidative stress (Cabungcal et al., 2013b).

A critical period for PVI maturation is adolescence.

Studies in rodents, primates and human subjects indicate that expression of PV protein or mRNA and the density of PVIs processes increase during the pre-pubertal period, peaking during adolescence (Anderson et al., 1995; Erickson and Lewis, 2002; Fung et al., 2010; Caballero et al., 2013).
げっ歯類、霊長類、そしてヒトを対象とした研究では、PVのタンパク質またはmRNAの発現、そしてPVIの突起 (process) の密度は思春期前から増加し、青年期に頂点に達することが示されている。

FS PVIs in PFC undergo dramatic changes in the composition of glutamatergic receptors during adolescence: the NMDA/AMPA ratio is dramatically decreased in adolescence, but returns to juvenile levels in adults (Wang and Gao, 2009) and more FS PVIs express calcium permeable AMPA receptors during adolescence (Wang and Gao, 2010).
前頭前皮質 (PFC) のFS PVIは、グルタミン酸作動性の受容体の構成が青年期には劇的に変化する。
青年期には、カルシウム透過性のAMPA受容体を発現するFS PVIが多くなる。

※dramatically decreased in adolescence: ラットのFS介在ニューロンでNMDARによる電流 (NMDAR-mediated current) を示さない割合は、幼若期 (juvenile; 生後15–28日) には27パーセントなのに対して、青年期 (adolescent; 生後31–49日) では57パーセント、成体 (adult; 生後88–108日) では74パーセントであった
NMDARによる電流を示すFS介在ニューロンの中でもNMDA/AMPAの比率は、幼若期は0.90±0.19、青年期は0.33±0.12、成体は0.77±0.2で、青年期に劇的に減少した (Wang and Gao, 2009)

Dopamine modulation of FS PVIs changes dramatically during adolescence (Tseng and O’Donnell, 2007; O’Donnell, 2010, review).
ドーパミンによるFS PVIの調節は、青年期に劇的に変化する。

※Dopamine modulation: ドーパミンD2受容体に特異的なアゴニスト (キンピロール) は、生後30-36日の前思春期ラットPFCのFS/非FS介在ニューロンの興奮性を変えることはできず、生後50日以降の成体ラットPFCでのみ興奮性を増加させた
ドーパミンD1受容体に特異的なアゴニストでは、FS介在ニューロンの興奮性は日齢によって変化せず、非FS介在ニューロンには変化が見られた (Tseng and O’Donnell, 2007)

Interestingly, in a human study, Uhlhaas et al. (2009) found that cortical networks undergo a transient destabilization from late adolescence to early adulthood, reflected by significant reductions of phase synchrony and induced gamma-band power.
その不安定さには、ベータ波の位相同期の明らかな減少と、ガンマ帯域の強さの減少が反映されていた (Uhlhaas et al., 2009)。

※late adolescence to early adulthood: この研究では「青年期の後期」は15-17歳、「成年期の早期」は18-21歳 (Uhlhaas et al., 2009)。

※phase: 位相。脳波の波の各部分の間の時間的関係

by travelair4000ext | 2013-10-17 09:09 | 翻訳  

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