Hyun-Wook Kim;Seung Hak Oh;Se Jeong Lee;Ji eun Na;Im Joo Rhyu
Applied Microscopy
/
v.50
/
pp.6.1-6.6
/
2020
The cerebellum is a region of the brain that plays an important role in motor control. It is classified phylogenetically into archicerebellum, paleocerebellum and neocerebellum. The Purkinje cells are lined in a row called Purkinje cell layer and it has a unique dendritic branches with many spines. The previous study reported that there is a difference of synapse density according to the lobules based on large two-dimensional data. However, recent study with high voltage electron microscopy showed there was no differences in dendritic spine density of the Purkinje cell according to its phylogenetic lobule. We analyzed Purkinje cell density in the II, VI and X lobules by stereological modules and synaptic density was estimated by double disector based on Purkinje cell density in the molecular layer of each lobule. The results showed that there was significant difference in the Purkinje cell density and synapse number according to their phylogenetic lobules. The number of Purkinje cell in a given volume was larger in the archicerebellum, but synapse density was higher in the neocerebellum. These data suggest that cellular and synaptic organization of the Purkinje cell is different according to their phylogenetic background.
Ethanol treatment during the brain growth spurt period has been known to induce the death of Purkinje cells. The underlying molecular mechanisms and the role of reactive oxygen species (ROS) in triggering ethanol-induced Purkinje cell death are, however, largely unresolved. We undertook TUNEL staining, western blotting assay and immunohistochemistry for the cleaved forms of caspase-3 and -9, with calbindin D28K double immunostaining to identify apoptotic Purkinje cells. The possibility of ROS-induced Purkinje cell death was immunohistochemically determined by using anti-8-hydroxy-2'deoxyguanosine (8-OHdG), a specific cellular marker for oxidative damage. The results show that Purkinje cell death of PD 5 rat cerebellum following ethanol administration is mediated by the activation of caspase-3 and -9. However, unexpectedly, TUNEL staining did not reveal any positive Purkinje cells while there were some TUNEL-positive cells in the internal and external granular layer. 8-OHdG was detected in the Purkinje cell layers at 8 h, peaked at 12-24 h, but not at 30 h post-ethanol treatment. No 8-0HdG immunoreactive cells were detected in the internal and external granular layer. The lobule specific 8-OHdG staining patterns following ethanol exposure are consistent with that of ethanol-induced Purkinje cell loss. Thus, we suggest that ethanol-induced Purkinje cell death may not occur by the classical apoptotic pathway and oxidative damage is involved in ethanol-induced Purkinje cell death in the developing cerebellum.
Histological changes was investigated in the 4 weeks old rat brain using NMDA (N-methyl-D-asparate) which is capable of mediating excitotoxic events. The changes were occured when the injected NMDA solved in PBS was over $1.0{\mu}g/g$(about 90nM). The necrosis of Purkinje cells in cerebellum and the increasement of coloidal plexus cell number were prevalent. The Purkinje cell number of necrosis were increased according to increasement of amount of injected NMDA. In spite of increasement of degenerated Purkinje cell number, differentiation of new Purkinje cell was not identified because total number of Purkinje cell was not changed. The change of cell number was observed in coloidal plexus cell rather than degeneration of cell. About 5 time increasement was occured. This change may cause increasement of cerebrospinal fluid and the makes mophorogy of brain more round than nomal.
Although cerebellar Purkinje cells display spontaneous electrical activity in vivo and in slice experiments, the mechanism of the spontaneous activity generation has not been clearly understood. The aim of this study was to investigate whether cerebellar Purkinje cells of postnatal rats generate spontaneous electrical activity without synaptic inputs. Dissociated cerebellar Purkinje cells were used for reducing synaptic inputs in the present study. Cerebellar Purkinje cells with dendrites were dissociated from postnatal rats using enzymatic treatment followed by mechanical trituration. Spontaneous electrical activities were recorded from dissociated cells without any stimulus using whole-cell patch clamp configuration. Two types, spontaneously firing or quiescent, of dissociated Purkinje cells were observed in postnatal rats. Both types of cells were identified as Purkinje cells using immunocytochemical staining technique with anti-calbindin after recording. Spontaneously active cells displayed two patterns of firing, repetitive and burst firings. Two thirds of dissociated Purkinje cells displayed repetitive firing and the rest of them did burst firing under same recording condition. Repetitive firing activities were maintained even after further isolation using either physical or pharmacological techniques. Neither high magnessium solution nor excitatory synaptic blockers, AP-5 and DNQX, block the spontaneous activity. These results demonstrate that spontaneous electrical activity of isolated cerebellar Purkinje cells in postnatal rats is generated by intrinsic membrane properties rather than synaptic inputs.
This study was designed to investigate the effects of nitric oxide on the neuronal activity of rat cerebellar Purkinje cells. Sprague-Dawley rats aged 14 to 16 days were decapitated under ether anesthesia. After treatment with pronase and thermolysin, the dissociated Purkinje cells were transferred into a chamber on an inverted microscope. Spontaneous action potentials and potassium current were recorded by standard patch-clamp techniques under current and voltage-clamp modes respectively. 15 Purkinje cells revealed excitatory responses to $20\;{\mu}M$ of sodium nitroprusside (SNP) and 4 neurons (20%) did not respond to SNP. Whole potassium currents of Purkinje cells were decreased by SNP (n=10). Whole potassium currents of Purkinje cells were also decreased by L-arginine, substrate of nitric oxide (n=10). These experimental results suggest that nitric oxide increases the neuronal activity of Purkinje cells by altering the resting membrane potential and after hyperpolarization.
Thyroid hormones are important for the development of the brain including the cerebellum. In the present study, we investigated the effect of treadmill exercise on the survival of Purkinje neurons and the activation of astrocytes in the cerebellar vermis of hypothyroidism-induced rat pups. On the day of perinatal 14, pregnant rats were divided into two groups (n = 5 in each group): the pregnant control group and the pregnantmethimazole (MMI)-treated group. For the induction of hypothyroidism in the rat pups, MMI was added to the drinking water (0.02% wt/vol), from the day of perinatal 14 to postnatal 49. After delivery, male rat pups born from the pregnant control group were assigned to the control group. Male rat pups born from the MMI-treated group were divided into the hypothyroidism-induction group, the hypothyroidism-induction with treadmill exercise group, and the hypothyroidism-induction with thyroxine (T4) treatment group (n = 10 in each group). The rat pups in the exercise group were forced to run on a treadmill for 30 min once a day for 4 weeks, starting on postnatal day 22. In the hypothyroidism-induced rat pups, motor coordination was reduced and Purkinje cell death and reactive astrocytes in the cerebellar vermis were increased. Treadmill exercise enhanced motor coordination, increased the survival of Purkinje neurons, down-regulated reactive astrocytes, and enhanced brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and receptor tyrosine kinase B (TrkB) expressions in the hypothyroidism-induced rat pups. These results suggest that treadmill exercise has beneficial effects in terms of protecting against thyroid dysfunction by increasing T3 and T4 and the related protein, BDNF, as well as TrkB, inhibition on astrocyte activation and the reduction of Purkinje cell loss regarding the cerebellum in hypothyroidism rat pups.
Purkinje cell degeneration (pcd) mice are characterized by death of virtually all cerebellar Purkinje cells by postnatal day 30. In this study, we used DNA microarray analysis to investigate differences in gene expression between the brains of wild type and pcd mice on postnatal day 20, before the appearance of clear-cut phenotypic abnormalities. We identified 300 differentially expressed genes, most of which were involved in metabolic and physiological processes. Among the differentially expressed genes were several calcium binding proteins including calbindin-28k, paravalbumin, matrix gamma-carboxyglutamate protein and synaptotagamins 1 and 13, suggesting the involvement of abnormal $Ca^{2+}$ signaling in the pcd phenotype.
Park, Min Hee;Lee, Ju Youn;Jeong, Min Seock;Jang, Hyung Sup;Endo, Shogo;Bae, Jae-sung;Jin, Hee Kyung
BMB Reports
/
v.51
no.2
/
pp.79-84
/
2018
Niemann-Pick type C disease (NP-C) is a fatal neurodegenerative disorder caused by a deficiency of NPC1 gene function, which leads to severe neuroinflammation such as astrogliosis. While reports demonstrating neuroinflammation are prevalent in NP-C, information about the onset and progression of cerebellar astrogliosis in this disorder is lacking. Using gene targeting, we generated vascular endothelial growth factor (VEGF) conditional null mutant mice. Deletion of VEGF in cerebellar Purkinje neurons (PNs) led to a significant increase of astrogliosis in the brain of NP-C mice in addition to the loss of PNs, suggesting PN-derived VEGF as an important factor in NP-C pathology. Moreover, replenishment of VEGF in neurons improved brain pathology in NP-C mice. Overall, our data provide a new pathological perspective on cerebellar astrogliosis in NP-C and suggest the importance of VEGF as a therapeutic target for this disease.
Sunmi Yoon;Napissara Boonpraman;Chae Young Kim;Jong-Seok Moon;Sun Shin Yi
BMB Reports
/
v.56
no.5
/
pp.308-313
/
2023
Phenotypic features such as ataxia and loss of motor function, which are characteristics of Parkinson's disease (PD), are expected to be very closely related to cerebellum function. However, few studies have reported the function of the cerebellum. Since the cerebellum, like the cerebrum, is known to undergo functional and morphological changes due to neuroinflammatory processes, elucidating key functional factors that regulate neuroinflammation in the cerebellum can be a beneficial therapeutic approach. Therefore, we employed PD patients and MPTP-induced PD mouse model to find cytokines involved in cerebellar neuroinflammation in PD and to examine changes in cell function by regulating related genes. Along with the establishment of a PD mouse model, abnormal shapes such as arrangement and number of Purkinje cells in the cerebellum were confirmed based on histological finding, consistent with those of cerebellums of PD patients. As a result of proteome profiling for neuroinflammation using PD mouse cerebellar tissues, fetuin-A, a type of cytokine, was found to be significantly reduced in Purkinje cells. To further elucidate the function of fetuin-A, neurons isolated from cerebellums of embryos (E18) were treated with fetuin-A siRNA. We uncovered that not only the population of neuronal cells, but also their morphological appearances were significantly different. In this study, we found a functional gene called fetuin-A in the PD model's cerebellum, which was closely related to the role of cerebellar Purkinje cells of mouse and human PD. In conclusion, morphological abnormalities of Purkinje cells in PD mice and patients have a close relationship with a decrease of fetuin-A, suggesting that diagnosis and treatment of cerebellar functions of PD patients might be possible through regulation of fetuin-A.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.