研究課題基本情報（最新年度）
研究期間
1999年度〜2001年度研究分野
審査区分
一般
研究種目
基盤研究(C)
研究機関
順天堂大学
配分額
- 総額：3300千円
- 1999年度：1000千円 (直接経費：1000千円)
- 2000年度：1300千円 (直接経費：1300千円)
- 2001年度：1000千円 (直接経費：1000千円)
研究概要（最新報告）
海馬では、成体になっても例外的にニューロン(顆粒細胞)の新生が続いている。したがって,この新生した顆粒細胞が,軸索(苔状線維)を発達させ,標的(錐体細胞)の樹状突起とシナプスを形成し、成体の海馬に新しい神経回路を付加していると考えられる。私は,以前に行った神経細胞接着分子(NCAM)のノックアウトマウスの解析結果から、このような苔状線維と錐体細胞のシナプス形成時には、神経一筋で見られるような,神経支配の再構成が起こる、との仮説を立てた。本研究では,この仮説を証明する目的で、まず,正常マウス・ラットとMCAMノックアウトマウスの苔状線維の発達を,蛍光色素DiIと共焦点レーザー顕微鏡・電子顕微鏡を用いて観察した。その結果、正常な動物では,生後645日目に、錐体細胞層内に多数の苔状線維側枝が見られたが,1・2ヶ月令では,ごく少数の側枝しか見られなかった。また,側枝に存在する大小のボタンにはシナプスが見られた。これに対し,MCAMノックアウトマウスでは,2ヶ月令でも,錐体細胞層内に側枝が残存し,シナプスボタンが錐体細胞の細胞体と非シナプス性の細胞接着構造を形成していた。つぎに,生きている状態で,苔状線維側枝を観察する目的で,海馬切片培養法を用いて,苔状線維側枝を観察した。その結果,錐体細胞層側に伸びた苔状線維側枝が,伸長又は退縮する様子を観察できた。この場合,側枝上に存在するボタンが移動することも明らかになった。以上の観察結果から次のようなことが推測される。苔状線維の発達時期には,時的に側枝が錐体細胞層に侵入し,シナプスボタンを形成する。しかしそのシナプスボタンの結合は永久的なものではなく,おそらくある程度変化する。その後,苔状線維側枝は退縮するが,この時にはシナプスボタンも消失する。また,このような苔状練維の退縮過程には,NCAMが関与することが考えられる。
It is well known that transient innervation and subsequent synapse elimination occur in several regions of the developing nervous system such as motor nerve endings, the connection between the cerebellar purkinje cells and climbing fibers. I propose the hypothesis that a similar mechanism functions in the synapses between the hippocampal mossy fibers and pyramidal cells, on the basis of our previous study using NCAM-180-deficient mice. In the present study, the postnatal development of the mossy fibers were observed in the rats, mice and NCAM-180- deficient mice at the age of 1 to 8 weeks. Fixed hippocampus were labeled with DiI and were observed by a confocal laser scanning microscopy and electron microscopy. Many collaterals arising from mossy fibers penetrated the CA3 pyramidal cell layer in 1- and 2-week-old rats and mice, and thereafter the number of the collaterals decreased. In these animals, the collaterals were arised from various sized boutons on the mossy fibers and the large boutons also had some filamentous extensions with bulbous endings. The collaterals invading the CA3 pyramidal cell layer form additional boutons en route and at the tips. The size of the boutons and the length of the extensions decreased in the 8- week-old rats and mice. However, the collaterals with the boutons remained in NCAM-180-mice at the age of 2 months. Further hippocampal slices from 5-day-old rats were cultured and labeled with DiI. The invading and retracting processes of the mossy fiber collaterals were observed in living hippocampal slices. The results support the view that the mossy fibers give rise to transient collaterals which could form transient synapses on the CA3 pyramidal cells and NCAM may involve this process.
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