The type of vesicular transporter expressed by a neuron is thought to determine its neurotransmitter phenotype. We show that inactivation of the vesicular inhibitory amino acid transporter (Viaat, VGAT) leads to embryonic lethality, an abdominal defect known as omphalocele, and a cleft palate. Loss of Viaat causes a drastic reduction of neurotransmitter release in both GABAergic and glycinergic neurons, indicating that glycinergic neurons do not express a separate vesicular glycine transporter. This loss of GABAergic and glycinergic synaptic transmission does not impair the development of inhibitory synapses or the expression of KCC2, the K+ -Cl- cotransporter known to be essential for the establishment of inhibitory neurotransmission. In the absence of Viaat, GABA-synthesizing enzymes are partially lost from presynaptic terminals. Since GABA and glycine compete for vesicular uptake, these data point to a close association of Viaat with GABA-synthesizing enzymes as a key factor in specifying GABAergic neuronal phenotypes.

We explored the effect of Ninjinyoeito (NYT) on cisplatin-induced anorexia, which reduces cancer patient survival. Both gastrointestinal motility and plasma concentrations of gastrointestinal peptides were assessed. Nine-week-old ICR female mice received intraperitoneal cisplatin injections (10 mg/kg) and daily oral NYT doses of 300 mg/kg (NYT300) or 1000 mg/kg (NYT1000). Plasma levels of gastrointestinal peptides were measured at 3 and 6 days after cisplatin injection. Gastrointestinal motility was assessed by analyzing the concentration of phenol red marker within sections of the gastrointestinal tract. Cisplatin-injected mice showed a decrease in daily food intake, but this effect was attenuated on day 5 with NYT1000 administration. Although plasma ghrelin levels were reduced on day 3 in cisplatin-treated mice, NYT1000 administration ameliorated this decrease. However, there were no differences in ghrelin levels among all groups on day 6. Levels of peptide YY (PYY) were elevated in the plasma of cisplatin-injected mice on days 3 and 6. Administration of NYT300 and NYT1000 suppressed the increase in PYY levels on day 6 but not on day 3. Gastrointestinal motility was impaired on day 6 in cisplatin-treated mice, but NYT1000 administration attenuated this effect. Our results suggest that NYT improves cisplatin-induced anorexia by suppressing alterations in ghrelin and PYY levels and by increasing gastrointestinal motility. Therefore, NYT may be a promising candidate for alleviating cisplatin-induced anorexia.

Abstract A morphologically present but non-functioning synapse is termed a silent synapse. Silent synapses are categorized into “postsynaptically silent synapses,” where AMPA receptors are either absent or non-functional, and “presynaptically silent synapses,” where neurotransmitters cannot be released from nerve terminals. The presence of presynaptically silent synapses remains enigmatic, and their physiological significance is highly intriguing. In this study, we examined the distribution and developmental changes of presynaptically active and silent synapses in individual neurons. Our findings show a gradual increase in the number of excitatory synapses, along with a corresponding decrease in the percentage of presynaptically silent synapses during neuronal development. To pinpoint the distribution of presynaptically active and silent synapses, i.e., their positional information, we enhanced the traditional Sholl analysis and introduced a novel method termed “donut analysis.” Our results indicate that the distribution of presynaptically silent synapses within a single neuron does not exhibit a distinct pattern during synapse development in different areas. However, irrespective of neuronal development, the proportion of presynaptically silent synapses tends to rise as the projection site moves farther from the cell body, suggesting that synapses near the cell body may exhibit higher synaptic transmission efficiency. This study represents the first observation of changes in the distribution of presynaptically active and silent synapses within a single neuron. Additionally, we propose that donut analysis can serve as a valuable analytical tool for evaluating synaptic positional information. Scope statement A morphologically present but non-functioning synapse is termed a silent synapse. The presence of presynaptically silent synapses remains enigmatic, and their physiological significance is highly intriguing. This study focused on the distribution and developmental changes of presynaptically active and silent synapses in individual neurons. To pinpoint the distribution of presynaptically active and silent synapses, we enhanced the traditional Sholl analysis and introduced a novel method termed “donut analysis.” We found that the distribution of presynaptically silent synapses within a single neuron does not exhibit a distinct pattern during synapse development in different areas. However, irrespective of neuronal development, the proportion of presynaptically silent synapses tends to rise as the projection site moves farther from the cell body. This is a new paper that applies “Sholl analysis,” a method invented 70 years ago that is now the gold standard of morphological analysis of the single neuron. This study represents the first observation of changes in the distribution of presynaptically active and silent synapses within a single neuron. Additionally, we propose that donut analysis can serve as a valuable analytical tool for evaluating synaptic positional information for the design of “synaptic maps” in neural circuits.

Abstract Increased production of reactive oxygen species (ROS) and oxidative stress are implicated in mitochondrial dysfunction, contributing to the pathogenesis of many neurodegenerative diseases. Research is ongoing into a new treatment approach for neurodegeneration, focusing on reactivating dysfunctional mitochondria. Some 5-deazaflavins, such as 10-ethyl-3-methylpyrimido[4,5- b ]quinoline-2,4(3 H ,10 H )-dione (TND1128), and four analogs of 5-deazaflavin, including β-nicotinamide mononucleotide (β-NMN), demonstrate efficient self-redox abilities similar to β-NMN, making them potential activators of mitochondrial energy synthesis. This study examines whether TND1128 and its analogs have protective effects against cellular impairment induced by oxidative stress. These compounds exhibit proliferative potential against normal cells. Moreover, TND1128 and its analogs significantly improved cell viability against hydrogen peroxide (H 2 O 2 )-induced oxidative stress injury. Our study confirms the cytoprotective effect of these 5-deazaflavins through mitochondrial activation. We anticipate TND1128 and its analogs will serve as mitochondria-stimulating drugs capable of rescuing deteriorating neurons in aging or diseases.

The astrocyte, a major glial cell type, is involved in formation and maturation of synapses, and thus contributes to sustainable synaptic transmission between neurons. Given that the animals in the higher phylogenetic tree have brains with higher density of glial cells with respect to neurons, there is a possibility that the relative astrocytic density directly influences synaptic transmission. However, the notion has not been tested thoroughly. Here we addressed it, by using a primary culture preparation where single hippocampal neurons are surrounded by a variable but countable number of cortical astrocytes in dot-patterned microislands, and recording synaptic transmission by patch-clamp electrophysiology. Neurons with a higher astrocytic density showed a higher amplitude of evoked excitatory postsynaptic current (EPSC) than that of neurons with a lower astrocytic density. The size of readily releasable pool of synaptic vesicles per neuron was significantly higher. The frequency of spontaneous synaptic transmission (miniature EPSC) was higher, but the amplitude was unchanged. The number of morphologically identified glutamatergic synapses was unchanged, but the number of functional ones was increased, indicating a lower ratio of presynaptically silent synapses. Taken together, the higher astrocytic density enhanced excitatory synaptic transmission by increasing the number of functional synapses through presynaptic un-silencing.

ABSTRACT Dravet syndrome (DS) is an intractable form of childhood epilepsy that occurs in infancy. More than 80% of all patients have a heterozygous abnormality in the SCN1A gene, which encodes a subunit of Na + channels in the brain. However, the detailed pathogenesis of DS remains unclear. This study investigated the synaptic pathogenesis of this disease in terms of excitatory/inhibitory balance using a mouse model of DS. We show that excitatory postsynaptic currents were similar between Scn1a knock-in neurons ( Scn1a +/– neurons) and wild-type neurons, but inhibitory postsynaptic currents were significantly lower in Scn1a +/– neurons. Moreover, both the vesicular release probability and the number of inhibitory synapses were significantly lower in Scn1a +/– neurons compared with wild-type neurons. There was no proportional increase in inhibitory postsynaptic current amplitude in response to increased extracellular Ca 2+ concentrations. Our study revealed that the number of inhibitory synapses is significantly reduced in Scn1a +/– neurons, while the sensitivity of inhibitory synapses to extracellular Ca 2+ concentrations is markedly increased. These data suggest that Ca 2+ tethering in inhibitory nerve terminals may be disturbed following the synaptic burst, likely leading to epileptic symptoms.