时钟神经元的日常超微结构重塑

《Current Biology》：Daily ultrastructural remodeling of clock neurons

　　果蝇昼夜节律神经突触超微结构动态研究显示，核心生物钟神经元突触体数量、主动区密度、囊泡分布及线粒体形态功能存在日节律性变化，揭示结构可塑性调控神经连接的昼夜动态机制。

　　

亮点

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电子显微镜揭示了s-LNv突触超微结构的日变化

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肽能和突触通讯在清晨达到高峰

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线粒体功能周期与轴突重塑同步

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静脉曲张的数量和内容变化是连接性日常微调的基础

总结

动物具有内在的时间感知机制，用于测量时间并调整其生理状态以适应周期性的环境变化。这些生物钟依赖于神经网络来协调昼夜节律。某些时钟神经元会经历形态的日变化——称为昼夜结构可塑性——这预计会影响它们的连接性和功能。这一过程在亚细胞水平上仍不明确，阻碍了对其与其他周期性特征之间关系的全面理解。在这项研究中，我们生成了成年果蝇大脑在三个关键时间点的3D电子显微镜重建图像，以观察核心时钟神经元末端的超微结构变化。我们发现，神经元静脉曲张是这些结构变化的基础单元，因为它们包含了神经元通讯所需的功能元件（活性区和密集核心囊泡）及其代谢支持（线粒体）。静脉曲张的数量在昼夜周期中发生变化，同时活性区的数量、密集核心囊泡（包括完整和融合的囊泡）的积累，以及线粒体的数量、形状和大小也表现出差异。这些结果表明结构可塑性和功能可塑性之间存在相互作用，这是迄今为止尚未被充分认识到的。我们提出，突触前静脉曲张的昼夜可塑性调节了特定时钟神经元对昼夜网络的影响。鉴于时间感知机制的保守性，超微结构的变化可能是不同物种间神经元连接性昼夜变化的基础。

图形摘要