グリア細胞のAMPA型グルタミン酸受容体の活性化を介するシナプス機能の調節

• Project/Area Number: 15082202
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 小澤 瀞司 (小沢 瀞司) Gunma University, 理事・副学長 (40049044)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 都筑 馨介 (都築 馨介) 群馬大学大学院, 医学系研究科, 准教授 (60222139) ; 飯野 昌枝 群馬大学, 大学院・医学系研究科, 助教 (20008329) ; 石崎 泰樹 群馬大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (90183003) ; 平井 宏和 群馬大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (70291086) ; 石内 勝吾 群馬大学, 医学部, 講師 (10312878)
• Project Period (FY): 2003 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥64,000,000 (Direct Cost: ¥64,000,000); Fiscal Year 2007: ¥12,800,000 (Direct Cost: ¥12,800,000); Fiscal Year 2006: ¥12,800,000 (Direct Cost: ¥12,800,000); Fiscal Year 2005: ¥12,800,000 (Direct Cost: ¥12,800,000); Fiscal Year 2004: ¥12,800,000 (Direct Cost: ¥12,800,000); Fiscal Year 2003: ¥12,800,000 (Direct Cost: ¥12,800,000)
• Keywords: グリア / AMPA受容体 / グルタミン酸トランスポーター / グリアーニューロン機能連関 / 小脳ベルクマングリア / プルキンエ細胞 / 興奮性シナプス後電流 / トランスポーター電流 / グルタミン酸作動性シナプス / ベルクマングリア / Gfa2プロモーター / プリキンエ細胞 / 興奮性シナプス伝達 / 登上線維 / 小脳プルキンエ細胞 / GLAST / GLT-1 / 小脳皮質 / 海馬 / GluR2 / 突起伸展 / 痙攣 / スライスパッチクランプ / TBOA / グルタミン酸貯留

Research Abstract

本研究の目的は、グリア細胞のもつAMPA受容体及びグルタミン酸トランスポーターの役割を解析し、興奮性シナプスにおけるグリアーニューロン機能連関の実態を解明することである。研究成果は以下の通りである。
1.グリア系細胞におけるカルシウム透過性AMPA受容体の機能に関する研究
(1)小脳のベルクマングリア(Bergmann glia; BG)にGluR2サブユニットを選択的に発現させるためにマウスのグリア線維酸性タンパク質Gfa2プロモーターを単離し、これを用いてトランスジェニックマウスの作出を試みた。しかし、十分量のGluR2の発現を得ることができなかった。一方、Gfa2-GFPをレンチウイルスベクターに組込み、マウスまたは幼弱ラット小脳に注入して、GFPを安定に発現させる方法を確立したので、今後は、短縮型Gfa2、GluR2、GFP遺伝子を組込んだレンチウイルスベクターを作製し、小脳へのウイルス柱入によるGluR2のBG選択的発現を試みる必要がある。
(2)カルシウム透過性AMPA受容体の活性化が、Aktのリン酸化を介して、グリア系細胞の突起伸展、運動性の亢進をもたらすことを解明し、論文発表した。
2.グルタミン酸トランスポーターの役割分担に関する研究
小脳のグルタミン酸トランスポーターのうち、今まで解明が不十分であったGLT-1及びEAAT4の役割について、それぞれのノックアウトマウスを用いて、プルキンエ細胞(Purkinje cell; PC)の興奮性シナプス後電流及びBGとPCで記録されるグルタミン酸トランスポーター電流の解析を行った。その結果、GLT-1は登上線維刺激の際放出されるグルタミン酸の20-30%の回収に寄与すること、EAAT4はPCのシナプス下膜の外側に漏出するグルタミン酸の回収を介してPCの代謝調節型グルタミン酸受容体の活性化を制御することを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] Ca^<2+>-permeable AMPA receptors regulate growth of human glioblastomavia Akt activation (2007)
  • Author(s): Ishiuchi, S., et. al. (Tsuzuki, K. 12人中8番目, Ozawa, S. 12人中12番目)
  • Journal Title: Journal of Neuroscience 27 Pages: 7987-8001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Contribution of glutamate transporter GLT-1 to removal of synaptically released glutamate at climbing fiber-Purkinje cell synapses (2007)
  • Author(s): Takatsuru, Y., Iino, M., Tanaka, K., Ozawa, S.
  • Journal Title: Neuroscience Letters 420 Pages: 85-89
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Facilitated activation of metabotropic glutamate receptors in cerebellar Purkinje cells in glutamate transporter EAAT4-deficient mice (2007)
  • Author(s): Nikkuni, O., Takayasu, Y., Iino, M., Tanaka, K., Ozawa, S.
  • Journal Title: Neuroscience Research 59 Pages: 296-303
  • NAID: 10024417980
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 小脳プルキンエ細胞の興奮性シナプス伝達におけるグリア型グルタミン酸トランスポーターの役割 (2007)
  • Author(s): 小澤 瀞司
  • Journal Title: Brain and Nerve 59 Pages: 669-676
• [Journal Article] Glial glutamate transporters maintain one-to-one relationship at the climbing fiber-Purkinje cell synapse by preventing glutamate spillover (2006)
  • Author(s): Yukihiro Takayasu, Masae Iino, Keiko Shimamoto, Kohichi Tanaka, Seiji Ozawa
  • Journal Title: The Journal of Neuroscience 26(24) Pages: 6563-6572
• [Journal Article] Roles of glial glutamate transporters in shaping EPSCs at the climbing fiber-Purkinje cell synapses. (2006)
  • Author(s): Takatsuru, Y. et al.
  • Journal Title: Neuroscience Research 54 Pages: 140-148
• [Journal Article] Differential roles of glial and neuronal glutamate transporters in Purkinje cell synapses. (2005)
  • Author(s): Takayasu, Y. et al.
  • Journal Title: Journal of Neuroscience 25 Pages: 8788-8793
• [Journal Article] グルタミン酸受容体チャネル (2005)
  • Author(s): 小澤 瀞司
  • Journal Title: 医学のあゆみ 別冊 イオンチャネル最前線 update Pages: 139-145
• [Journal Article] Effects of a novel glutamate transporter blocker, (2S,3S)-3-(3-[4-trifluoromethyl) benzoylamino] benzyloxy) aspartate (TFB-TBOA), on activities of hippocampal neurons. (2005)
  • Author(s): Tsukada, S.et al.
  • Journal Title: Neuropharmacology 48 Pages: 479-491
• [Journal Article] Membrane and firing properties of glutamatergic and GABAergic neurons in the rat medial vestibular neurons. (2004)
  • Author(s): Takazawa, T.et al.
  • Journal Title: Journal of Neurophysiology 92 Pages: 3106-3120
• [Journal Article] Predominant expression of GluR2 among the AMPA receptor subunits in neuronal progenitor cells of the rat hippocampus. (2004)
  • Author(s): Hagimura, N.et al.
  • Journal Title: Developmental Brain Research 152 Pages: 213-223
• [Journal Article] Input- and subunit-specific AMPA receptor trafficking underlying long-term potentiation at hippocampal CA3 synapses. (2004)
  • Author(s): Kakegawa, W.et al.
  • Journal Title: European Journal of Neuroscience 20 Pages: 101-110
• [Journal Article] Serum-dependence of AMPA receptor-mediated proliferation in glioma cells.
  • Author(s): Yoshida, Y.
  • Journal Title: Pathology International (in press)
• [Presentation] 小脳プルキンエ細胞シナプスにおけるグルタミン酸トランスポーターの機能的役割 (2008)
  • Author(s): 飯野昌枝、高安幸弘、高鶴裕介、小澤瀞司
  • Organizer: 第85回 日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 京王プラザ,東京
  • Year and Date: 2008-03-26
• [Presentation] Glutamate transporters: their roles in glutamatergic synapses (2007)
  • Author(s): Ozawa, S.
  • Organizer: APSN (Asian-Pacific Society for Neurochemistry) Symposium on "Glial Activation and Function"
  • Place of Presentation: Dalian medical University, China
  • Year and Date: 2007-10-19
• [Publications] Takayasu, Y. et al.: "Roles of glutamate transporters in shaping excitatory synaptic currents in cerebellar Purkinje cells."European Journal of Neuroscience. 19(5). 1285-1295 (2004)
• [Publications] Tsuzuki, K., Ozawa, S.: "Glutamate receptors In D.V.Cooper(ed) Nature Encyclopedia of the Human Genome Vol.3"Macmillan Publishers Ltd, Nature Publishing Group, London, UK. 98-103 (2003)