D. James Surmeier - D. James Surmeier

D. James "Jim" Surmeier (7 Aralık 1951 doğumlu), bir Amerikalı sinirbilimci ve fizyolog, Nathan Smith Davis Profesörü ve Fizyoloji Bölümü Başkanı'dır. kuzeybatı Üniversitesi. Araştırması, hücresel fizyoloji ve devre özellikleri üzerine odaklanmıştır. Bazal ganglion sağlık ve hastalıkta, öncelikle Parkinson ve Huntington hastalığının yanı sıra ağrı.[1]

Eğitim ve kariyer

Surmeier, 1975 yılında Idaho Üniversitesi'nden matematik ve psikoloji dallarında çift anadal yaparak cum laude cum laude mezun oldu. Daha sonra Oregon Üniversitesi'nden matematik alanında yüksek lisans derecesi (1976) ve Arnold Towe'un laboratuvarında çalıştığı Washington Üniversitesi'nden Fizyoloji-Psikoloji alanında doktora derecesi (1983) aldı. Doktora sonrası eğitimi için önce William Willis (1983-1985) ve ardından Stephen Kitai (1986-1989) ile çalıştı. Daha sonra, 1998 yılında Northwestern Üniversitesi Feinberg Tıp Fakültesi'ne geçmeden önce görev aldığı Tennessee Üniversitesi'nde bir fakülte pozisyonunu kabul etti. Northwestern Üniversitesi Feinberg Tıp Fakültesi Fizyoloji Bölümü 2001 yılında.[2][3]

Araştırma

Bir lisansüstü öğrencisi olan Surmeier, primat spinotalamik nöronları ve zararlı termal stimülasyonun fizyolojileri üzerindeki etkisini incelemeye başlamadan önce kedi kuneat çekirdeğindeki yavaş adapte olan propriyoseptif nöronlardaki fizyolojik ve anatomik heterojenliği karakterize etti. Kitai'nin laboratuvarında ilk olarak bazal gangliyonlarla ilgilenmeye başladı ve dopaminin beyindeki etkilerini araştırmaya başladı, bu, bağımsız bir bilim insanı olarak sonraki araştırmalarının çoğunu yönlendiren temel bir soru.

90'lı yılların ortalarına gelindiğinde, striatal dopaminerjik sinyallemenin klinik önemi ile ilgili yaygın görüş birliğine rağmen, farklı dopamin reseptör sınıflarının aynı veya farklı nöronal popülasyonlara dağılımı ve ayrımı belirsizdi ve geniş ölçüde tartışılmaya devam etti. Surmeier, RT-PCR aracılığıyla tek hücre gen profillemesi ile birlikte yama kıskaç kayıtlarını kullanan öncü deneylerde, doğrudan (striatonigral) ve dolaylı yolun (striatopallidal) striatal projeksiyon nöronlarının ağırlıklı olarak ifade edildiğini göstererek anatomik ve fonksiyonel çalışmalardan elde edilen görünüşte kafa karıştırıcı sonuçları uzlaştırdı. ya D1 ya da D2 dopamin reseptörleri.[4] Bu keşfi takiben, genetik olarak tanımlanmış D1 veya D2 reseptör eksprese eden nöronlarda farmakoloji ve spike-zamanlamaya bağımlı plastisite (STDP) protokollerini kullanarak, Surmeier, kortikoda uzun vadeli kuvvetlendirme ve depresyon indüksiyonunda her iki reseptörün oynadığı farklı rolleri aydınlattı. -striatal sinapslar.[5] Aynı zamanda, D2 reseptörlerini ifade etmeyen projeksiyon nöronlarında, D2 reseptör aktivasyonuna bağlı sinaptik depresyonun, kolinerjik nöronlardaki D2 reseptörlerinin, M1 muskarinik reseptör aktivasyonunun, kalsiyum kanalının azalmasına, CaV1.3'ün projeksiyon nöronlarında açılmasına neden olduğunu gösterdi. ve endokannabinoid sinyalleşme.[6][7] D1 ve D2 reseptör sinyallemesinin karşıt etkilerini anlamak ve bunun sonucunda, doğrudan ve dolaylı dikenli nöronlarda çift yönlü sinaptik plastisitenin dopaminerjik modülasyonuna ilişkin içgörüler, hem davranışsal adaptasyonda hem de striatal işlevi anlamak için temel olan kavramsal bir ilerlemeydi. Parkinson hastalığı patolojisi ve dopaminin striatal devreyi nasıl kontrol ettiğine ilişkin güncel modeller için bir temel sağlamaya devam etmektedir.[8]

Aynı zamanda, multi-disipliner yaklaşımlar kullanarak, laboratuvarı, dolaylı yolak dikenli nöronlarda bir kalsiyum kanalına (CaV1.3) bağlı uyarıcı sinaps kaybını göstererek, Parkinson hastalığı ve dopamin tükenmesiyle ilişkili striatopallidal yol disfonksiyonu için olası bir açıklama sağladı. hastalığın kemirgen modelinde.[9] Striatal dopamin kaybı, kolinerjik nöronlarda RGS4 (G protein sinyallemesinin düzenleyicileri) ekspresyonunun yukarı regülasyonu ile birlikte azalmış M4 (muskarinik asetilkolin oto reseptörü) sinyaliyle sonuçlanır ve bu da artmış kolinerjik tonda sonuçlanır.[10] Striatal asetilkolin seviyelerinde artışa yol açan dopamin tükenmesinin ardından, dolaylı yolaktaki dikenli nöronlardaki M1 muskarinik reseptör aktivasyonu, dendritik potasyum kanallarının, Kir2'nin aşağı regülasyonu ile sonuçlanır, dendritik uyarılabilirliği yükseltir ve sonuç olarak bu nöronlarda sinaptik olarak salınan glutamatın etkisi.[11] Surmeier'in kortikostriatal ve talamostriatal sinapsların yanı sıra striatal kolinerjik internöronların ateşleme modelini karakterize eden çalışması, belirgin dış uyaranların devam eden davranışı ve doğrudan dikkati nasıl bastırdığına dair önemli bir davranışsal sinirbilim problemi için potansiyel bir mekanizma sağlar.[12][13] Dopamin ile modüle edilmiş kolinerjik patlama-duraklama ateşleme paterni talamik aktivasyona bağlıdır ve M2 (muskarinik asetilkolin) reseptör aracılı glutamaterjik iletimin presinaptik inhibisyonu ve M1 (muskarinik asetilkolin) reseptörü aracılı gelişmiş D2 nöronal uyarılabilirliği ile sonuçlanır. Sonuç olarak, "yok" yolun (striatopallidal nöronları ifade eden D2 reseptörü) depolarize edici kortikal girdiye tepkisi artar ve dikkat kayması için potansiyel bir nöral substrat sağlar. Toplu olarak, Surmeier'in laboratuvarından yapılan çalışma, sadece dopaminin değil, asetilkolinin de striatal projeksiyon nöronları üzerinde farklı etkilere sahip olduğunu ve striatal dopamin / asetilkolin dengesinin, striatal disfonksiyon ile işaretlenen hastalıklarda terapötik müdahale için potansiyel bir hedef olduğu fikrini ilerlettiğini ve striatal nöronların nasıl olduğuna ışık tuttuğunu ileri sürmektedir. ve devreler hastalık durumlarına yanıt olarak hem değişir hem de uyum sağlar.[11][14]

Surmeier'in doğrudan ve dolaylı yolağı striatal projeksiyon nöronlarını işlevsel olarak incelemek ve dopamine tepkilerini karakterize etmek için çalışması, yalnızca bu iki projeksiyon nöronu sınıfı arasındaki transkriptomal ikiliği doğrulamakla kalmadı, aynı zamanda ilk kez dopamin ve asetilkolinin, G yoluyla içsel uyarılabilirliklerini nasıl farklı şekilde değiştirdiğini tanımladı. -proteine ​​bağlı reseptörler.[15][13] Daha sonraki kariyerinde Surmeier, Parkinson hastalığı, levodopa kaynaklı diskinezi, Huntington hastalığı ve kronik ağrıda striatal nöronların dendritik fizyolojisi ve sinaptik plastisitesini incelemek için beyin kesit kayıtlarına iki fotonlu lazer tarama mikroskopisinin uygulanmasına öncülük etti.[9][5][16][17][18] Bu çalışmalar, dopaminin striatal sinaptik plastisiteyi nasıl kontrol ettiğini ortaya çıkardı ve kısa vadeli içsel uyarılabilirliğe odaklanan önceki çalışmaları tamamladı. Dikkat çeken nokta, striatal projeksiyon nöronlarının, özellikle Parkinson hastalığında, devam eden hastalık patolojisine rağmen bazal gangliya fonksiyonunu normalleştirmeye hizmet eden homeostatik plastisite formları sergilediğidir.[19]

Surmeier'in bir diğer önemli katkısı, Parkinson hastalığında risk altındaki nöronların elektrofizyolojik fenotiplerinin karakterizasyonudur. Ca2 + konsantrasyonu, mitokondriyal redoks durumu ve sitozolik ATP seviyeleri gibi önemli hücre içi değişkenleri izlemek için yama kelepçeli elektrofizyoloji ve iki foton lazer tarama mikroskobu kombinasyonunu kullanan bu çalışmalar, Parkinson hastalığında risk altında olan geniş bir nöron dizisinin - substantia nigra dopaminerjik olduğunu bulmuştur. nöronlar, lokus seruleus adrenerjik nöronlar, vagus kolinerjik nöronların dorsal motor çekirdeği ve pedunculopontine kolinerjik nöronlar - mitokondride bazal oksidan stres yaratan benzer ve farklı bir fizyolojik fenotipe sahiptir.[20][21][22][23] Oksidan stresin uzun süredir Parkinson hastalığında patogenezin itici gücü olduğu varsayılıyordu, ancak oksidan stresin, plazma membranı tarafından yönlendirilen mitokondriyal solunumun eski bir ileri beslemeli kontrol mekanizmasını yansıtan sağlıklı, riskli nöronların bir özelliği olduğu kabul edilmedi. Cav1 gözenek oluşturan alt birim ile Ca2 + kanalları.

Fizyolojik fenotip ile Parkinson hastalığı arasındaki bu bağlantı, daha sonra, Cav1 kanallarının negatif allosterik modülatörlerinin (dihidropiridinler) insanlarda kullanımının, Parkinson hastalığı gelişme riskinde önemli bir azalma ile ilişkili olduğunu gösteren epidemiyolojik çalışmalarla doğrulandı.[24][25][26][27][28] Bu kombine gözlemler, Faz 2'yi ve şimdi de dihidropiridin isradipin ile Faz 3 klinik denemelerini motive etti; bu 5 yıllık deneme 2018'in sonlarında tamamlanacak.[29][30] Başarılıysa, isradipin Parkinson hastalığı için ilk hastalık değiştirici tedavi olacaktır.

Seçilmiş ödüller ve onurlar

Referanslar

  1. ^ "Hücresel ve Moleküler Sinirbilim: Fizyoloji Bölümü: Feinberg Tıp Fakültesi: Northwestern Üniversitesi". physio.northwestern.edu.
  2. ^ "Neurotree - D. James Surmeier Soy Ağacı". neurotree.org.
  3. ^ https://www.michaeljfox.org/foundation/researchers.php?id=737[tam alıntı gerekli ][kalıcı ölü bağlantı ]
  4. ^ Surmeier, D. James; Şarkı, Wen-Jie; Yan, Zhen (1996). "Neostriatal Orta Dikenli Nöronlarda Dopamin Reseptörlerinin Koordineli İfadesi". Nörobilim Dergisi. 16 (20): 6579–91. doi:10.1523 / JNEUROSCI.16-20-06579.1996. PMC  6578920. PMID  8815934.
  5. ^ a b Shen, W; Flajolet, M; Greengard, P; Surmeier, D. J (2008). "Striatal Sinaptik Plastisitenin İkili Dopaminerjik Kontrolü". Bilim. 321 (5890): 848–51. doi:10.1126 / science.1160575. PMC  2833421. PMID  18687967.
  6. ^ Wang, Zhongfeng; Kai, Li; Gün, Michelle; Ronesi, Jennifer; Yin, Henry H .; Ding, Haz; Tkatch, Tatiana; Lovinger, David M .; Surmeier, D. James (2006-05-04). "Orta Dikenli Nöronlarda Kortikostriatal Uzun Süreli Sinaptik Depresyonun Dopaminerjik Kontrolü, Kolinerjik İnterneuronlar Aracılığıyla Oluyor". Nöron. 50 (3): 443–452. doi:10.1016 / j.neuron.2006.04.010. ISSN  0896-6273. PMID  16675398.
  7. ^ Surmeier, D James; Plotkin, Joshua; Shen, Weixing (2009-12-01). "Eylem seçimini kontrol eden dorsal striatal devrelerde dopamin ve sinaptik plastisite". Nörobiyolojide Güncel Görüş. 19 (6): 621–628. doi:10.1016 / j.conb.2009.10.003. ISSN  0959-4388. PMC  2818437. PMID  19896832.
  8. ^ Zhai, Shenyu; Tanimura, Asami; Graves, Steven M .; Shen, Weixing; Surmeier, D James (2018/02/01). "Striatal sinapslar, devreler ve Parkinson hastalığı". Nörobiyolojide Güncel Görüş. 48: 9–16. doi:10.1016 / j.conb.2017.08.004. ISSN  0959-4388. PMC  6022405. PMID  28843800.
  9. ^ a b Gün, Michelle; Wang, Zhongfeng; Ding, Haz; An, Xinhai; Ingham, Cali A; Shering, Andrew F; Wokosin, David; Ilijic, Ema; Sun, Zhuoxin; Sampson, Allan R; Mugnaini, Enrico; Deutch, Ariel Y; Sesack, Susan R; Arbuthnott, Gordon W; Surmeier, D James (2006). "Parkinson hastalığı modellerinde striatopallidal nöronlarda glutamaterjik sinapsların seçici olarak ortadan kaldırılması". Doğa Sinirbilim. 9 (2): 251–9. doi:10.1038 / nn1632. PMID  16415865.
  10. ^ Ding, Haz; Guzman, Jaime N; Tkatch, Tatiana; Chen, Songhai; Goldberg, Joshua A; Ebert, Philip J; Levitt, Pat; Wilson, Charles J; Hamm, Heidi E (2006-05-14). "Dopamin tükenmesini takiben striatal kolinerjik internöronlarda M4 otoreseptör fonksiyonunun RGS4 bağımlı zayıflaması". Doğa Sinirbilim. 9 (6): 832–842. doi:10.1038 / nn1700. ISSN  1097-6256. PMID  16699510.
  11. ^ a b Shen, Weixing; Tian, ​​Xinyong; Gün, Michelle; Ulrich, Sasha; Tkatch, Tatiana; Nathanson, Neil M; Surmeier, D James (2007-09-30). "Kir2 kanallarının kolinerjik modülasyonu, striatopallidal nöronlarda seçici olarak dendritik uyarılabilirliği yükseltir". Doğa Sinirbilim. 10 (11): 1458–1466. doi:10.1038 / nn1972. ISSN  1097-6256. PMID  17906621.
  12. ^ Ding, Haz; Peterson, Jayms D .; Surmeier, D. James (2008-06-18). "Kortikostriatal ve Talamostriatal Sinapsların Ayırt Edici Özellikleri Var". Nörobilim Dergisi. 28 (25): 6483–6492. doi:10.1523 / JNEUROSCI.0435-08.2008. ISSN  0270-6474. PMC  3461269. PMID  18562619.
  13. ^ a b Ding, Haziran B; Guzman, Jaime N; Peterson, Jayms D; Goldberg, Joshua A; Surmeier, D. James (2010). "Kolinerjik İnterneuronlar Tarafından Kortikostriatal Sinyalin Talamik Kapısı". Nöron. 67 (2): 294–307. doi:10.1016 / j.neuron.2010.06.017. PMC  4085694. PMID  20670836.
  14. ^ Gün, Michelle; Wokosin, David; Plotkin, Joshua L .; Tian, ​​Xinyoung; Surmeier, D. James (2008-11-05). "Striatal Orta Dikenli Nöron Dendritlerinin Diferansiyel Uyarılabilirliği ve Modülasyonu". Nörobilim Dergisi. 28 (45): 11603–11614. doi:10.1523 / JNEUROSCI.1840-08.2008. ISSN  0270-6474. PMC  3235729. PMID  18987196.
  15. ^ Surmeier, D. James; Bargas, Jose; Hemmings, Hugh C; Nairn, Angus C; Greengard, Paul (1995). "Sıçan neostriatal nöronlarında kalsiyum akımlarının D1 dopaminerjik protein kinaz / fosfataz kaskadıyla modülasyonu". Nöron. 14 (2): 385–97. doi:10.1016/0896-6273(95)90294-5. PMID  7531987.
  16. ^ Shen, Weixing; Plotkin, Joshua L; Francardo, Veronica; Ko, Wai Kin D; Xie, Zhong; Li, Qin; Fieblinger, Tim; Wess, Jürgen; Neubig, Richard R; Lindsley, Craig W; Conn, P. Jeffrey; Greengard, Paul; Bezard, Erwan; Cenci, M. Angela; Surmeier, D.James (2015). "M4 Muskarinik Reseptör Sinyali, L-DOPA'ya Bağlı Diskinezi Modellerinde Striatal Plastisite Açıklarını İyileştiriyor". Nöron. 88 (4): 762–73. doi:10.1016 / j.neuron.2015.10.039. PMC  4864040. PMID  26590347.
  17. ^ Plotkin, Joshua L; Gün, Michelle; Peterson, Jayms D; Xie, Zhong; Kress, Geraldine J; Rafalovich, Igor; Kondapalli, Jyothisri; Gertler, Tracy S; Flajolet, Marc; Greengard, Paul; Stavarache, Mihaela; Kaplitt, Michael G; Rosinski, Jim; Chan, C. Savio; Surmeier, D.James (2014). "Huntington Hastalığındaki Kortikostriatal Disfonksiyonun Altında Bozulmuş TrkB Reseptör Sinyali". Nöron. 83 (1): 178–88. doi:10.1016 / j.neuron.2014.05.032. PMC  4131293. PMID  24991961.
  18. ^ Ren, Wenjie; Centeno, Maria Virginia; Berger, Sara; Wu, Ying; Na, Xiaodong; Liu, Xianguo; Kondapalli, Jyothisri; Apkarian, A Vania; Martina, Marco; Surmeier, D James (2015). "Akümbens çekirdeğinin dolaylı yolu, nöropatik ağrıyı güçlendirir". Doğa Sinirbilim. 19 (2): 220–2. doi:10.1038 / nn.4199. PMC  4889808. PMID  26691834.
  19. ^ Fieblinger, Tim; Graves, Steven M; Sebel, Luke E; Alcacer, Cristina; Plotkin, Joshua L; Gertler, Tracy S; Chan, C. Savio; Heiman, Myriam; Greengard, Paul; Cenci, M. Angela; Surmeier, D.James (2014). "Parkinsonizmde striatal projeksiyon nöronlarının hücre tipine özgü plastisitesi ve L-DOPA ile indüklenen diskinezi". Doğa İletişimi. 5: 5316. doi:10.1038 / ncomms6316. PMC  4431763. PMID  25360704.
  20. ^ Chan, C. Savio; Guzman, Jaime N; Ilijic, Ema; Mercer, Jeff N; Rick, Caroline; Tkatch, Tatiana; Meredith, Gloria E; Surmeier, D. James (2007). "'Gençleştirme 'Parkinson hastalığının fare modellerinde nöronları korur ". Doğa. 447 (7148): 1081–6. doi:10.1038 / nature05865. PMID  17558391.
  21. ^ Guzman, Jaime N; Sanchez-Padilla, Javier; Wokosin, David; Kondapalli, Jyothisri; Ilijic, Ema; Schumacker, Paul T; Surmeier, D. James (2010). "Dopaminerjik nöronlarda pacemaking tarafından uyandırılan oksidan stres, DJ-1 tarafından zayıflatılır". Doğa. 468 (7324): 696–700. doi:10.1038 / nature09536. PMC  4465557. PMID  21068725.
  22. ^ Goldberg, Joshua A; Guzman, Jaime N; Estep, Chad M; Ilijic, Ema; Kondapalli, Jyothisri; Sanchez-Padilla, Javier; Surmeier, D James (2012). "Kalsiyum girişi Parkinson hastalığında risk altında olan vagal nöronlarda mitokondriyal oksidan strese neden olur". Doğa Sinirbilim. 15 (10): 1414–21. doi:10.1038 / nn.3209. PMC  3461271. PMID  22941107.
  23. ^ Sanchez-Padilla, Javier; Guzman, Jaime N; Ilijic, Ema; Kondapalli, Jyothisri; Galtieri, Daniel J; Yang, Ben; Schieber, Simon; Oertel, Wolfgang; Wokosin, David; Schumacker, Paul T; Surmeier, D James (2014). "Locus coeruleus'taki mitokondriyal oksidan stres, aktivite ve nitrik oksit sentaz tarafından düzenlenir". Doğa Sinirbilim. 17 (6): 832–40. doi:10.1038 / nn.3717. PMC  4131291. PMID  24816140.
  24. ^ Gudala, Kapil; Kanukula, Raju; Bansal, Dipika (2015). "Kalsiyum Kanal Engelleyici Kullanıcılarında Azaltılmış Parkinson Hastalığı Riski: Bir Meta-Analiz". Uluslararası Kronik Hastalıklar Dergisi. 2015: 697404. doi:10.1155/2015/697404. PMC  4590944. PMID  26464872.
  25. ^ Becker, C; Jick, S. S; Meier, C.R (2008). "Antihipertansiflerin kullanımı ve Parkinson hastalığı riski". Nöroloji. 70 (16 Pt 2): 1438–44. doi:10.1212 / 01.wnl.0000303818.38960.44. PMID  18256367.
  26. ^ Ritz, Beate; Rhodes, Shannon L; Qian, Lei; Schernhammer, Eva; Olsen, Jorgen; Friis Soren (2009). "Danimarka'da L tipi kalsiyum kanal blokerleri ve Parkinson hastalığı". Nöroloji Yıllıkları. 67 (5): 600–6. doi:10.1002 / ana.21937. PMC  2917467. PMID  20437557.
  27. ^ Pasternak, Björn; Svanström, Henrik; Nielsen, Nete M; Fugger, Lars; Melbye, Mads; Hviid Anders (2012). "Kalsiyum Kanal Engelleyicileri ve Parkinson Hastalığının Kullanımı". Amerikan Epidemiyoloji Dergisi. 175 (7): 627–35. doi:10.1093 / aje / kwr362. PMID  22387374.
  28. ^ Lang, Yakun; Gong, Dandan; Fan, Yu (2015). "Kalsiyum kanal bloker kullanımı ve Parkinson hastalığı riski: Bir meta-analiz". Farmakoepidemiyoloji ve İlaç Güvenliği. 24 (6): 559–66. doi:10.1002 / pds.3781. PMID  25845582.
  29. ^ https://www.michaeljfox.org/foundation/grant-detail.php?grant_id=486[tam alıntı gerekli ][kalıcı ölü bağlantı ]
  30. ^ Klinik deneme numarası NCT02168842 "Erken Parkinson Hastalığında Isradipinin Etkinliği" için ClinicalTrials.gov

Dış bağlantılar