Physiological role of neuronal glutamate transporters: control of extrasynaptic glutamate diffusion-mediated modification of synaptic transmission

• Project/Area Number: 23500457
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Neurochemistry/Neuropharmacology
• Research Institution: National Institute for Physiological Sciences
• Principal Investigator: SATAKE Shin'Ichiro 生理学研究所, 生体情報研究系, 助教 (30360340)
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2013: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2012: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2011: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: エタノール / グルタミン酸輸送体 / 小脳 / プルキンエ細胞 / 登上線維 / 籠細胞 / スライスパッチクランプ法 / バーグマングリア

Research Abstract

In response to repetitive activation of the climbing fibers (CFs), GABA release at basket cell (BC)-Purkinje cell (PC) synapses in the cerebellar cortex is suppressed through extrasynaptic diffusion of the CF transmitter glutamate and following activation of AMPA receptors that expressed on BC axon terminals. We found that the CF-induced presynaptic inhibition of cerebellar GABAergic transmission is suppressed by ethanol (EtOH) at a clinically relevant concentration (25-50 mM). Pharmacological blockade of the neuronal glutamate transporter EAAT4 not only augmented the CF-induced inhibition of GABAergic transmission but also abolished the suppressive action of EtOH on the CF-induced inhibition. This EtOH action was diminished by inhibitors for protein kinase C (PKC) and phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K). These results suggest that EtOH acutely potentiates EAAT4-mediated glutamate uptake in PCs through PKC/PI3K-mediated protein phosphorylation.

Research Products

• [Journal Article] Enhanced inhibitory neurotransmission in the cerebellar cortex of Atp1a3-deficient heterozygous mice. (2013)
  • Author(s): Ikeda K., Satake S., Onaka T., Sugimoto H., Takeda N., Imoto K., Kawakami K.
  • Journal Title: Journal of Physiology Volume: 591 Issue: 13 Pages: 3433-3449
  • DOI: 10.1113/jphysiol.2012.247817
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Physiological interactions between neurons and glia: roles of transporters in the control of intersynaptic crosstalk. (2013)
  • Author(s): Konishi S., Satake S.
  • Journal Title: Glial Cells: Embryonic Development, Types/Functions and Role in Disease. (Eds. Kaur C., Ling E.-A.) Nova Science Publishers Pages: 177-192
• [Journal Article] Paired-pulse facilitation of multivesicular release and intersynaptic spillover of glutamate at rat cerebellar granule cell-interneurone synapses. (2012)
  • Author(s): Shin'Ichiro Satake, Tsuyoshi Inoue, Keiji Imoto
  • Journal Title: The Journal of Physiology Volume: 590 Issue: 22 Pages: 5653-5675
  • DOI: 10.1113/jphysiol.2012.234070
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ニューロン型グルタミン酸トランスポーターが制御する異種シナプス間クロストーク (2011)
  • Author(s): 佐竹 伸一郎, 小西 史朗, 井本 敬二
  • Journal Title: 脳 21 Volume: 14 Pages: 320-325
• [Journal Article] ニューロン型グルタミン酸トランスポーターが制御する異種シナプス間クロストーク (2011)
  • Author(s): 佐竹伸一郎、小西史朗、井本敬二
  • Journal Title: 脳21 Volume: 14 Pages: 320-325
• [Presentation] 3 次元拡散モデルを用いた Ca^<2+> チャネル‐開口放出センサー間距離の推測 (2014)
  • Author(s): 井本 敬二, 佐竹 伸一郎
  • Organizer: 第91回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学(鹿児島市)
• [Presentation] ３次元拡散モデルを用いたCa2+チャネル‐開口放出センサー間距離の推測 (2014)
  • Author(s): 井本敬二、佐竹伸一郎
  • Organizer: 第91回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
• [Presentation] Increased inhibi- tory neurotransmission in the cerebel- lum of the Atp1a3 -deficient hetero- zygous mice (2013)
  • Author(s): Keiko Ikeda, Shin'Ichiro Satake, Kiyoshi Kawakami
  • Organizer: Second Symposium on ATP1A3 in Disease : Genotype/Pheno- type Correlations, Modelling and Identification of Potential Targets for Treatment
  • Place of Presentation: Catholic University School of Medicine(Rome, Italy)
• [Presentation] Atp1a3 +/- マウス小脳皮質において登上線維伝達物質のシナプス外拡散は強く抑制されている (2013)
  • Author(s): 佐竹 伸一郎, 池田 啓子, 川上 潔, 井本 敬二
  • Organizer: Neuro2013 (第36回日本神経科学大会・第56回日本神経化学会大会・第23回日本神経回路学会大会合同大会)
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都市)
• [Presentation] Atp1a3+/-マウス小脳皮質において登上線維伝達物質のシナプス外拡散は強く抑制されている (2013)
  • Author(s): 佐竹伸一郎、池田啓子、川上 潔、井本敬二
  • Organizer: Neuro2013（第36回日本神経科学大会・第56回日本神経化学会大会・第23回日本神経回路学会大会合同大会）
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都府京都市）
• [Presentation] Increased inhibitory neurotransmission in the cerebellum of the Atp1a3-deficient heterozygous mice (2013)
  • Author(s): Ikeda K., Satake S., Kawakami K.
  • Organizer: Second Symposium on ATP1A3 in Disease: Genotype/Phenotype Correlations, Modelling and Identification of Potential Targets for Treatment.
  • Place of Presentation: Catholic University School of Medicine (Rome Italy)
• [Presentation] 小脳顆粒細胞のシナプス小胞多重性放出におけるCa v 2.1 チャネルの役割 (2012)
  • Author(s): 佐竹 伸一郎, 井本 敬二
  • Organizer: Neuroscience 2012(第35回日本神経科学大会)
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場(名古屋市)
• [Presentation] DYT12モデルマウスの小脳抑制系神経伝達の変化 (2012)
  • Author(s): 池田 啓子, 佐竹 伸一郎, 尾仲 達史, 竹田 直樹, 井本 敬二, 川上 潔
  • Organizer: Neuroscience 2012(第35回日本神経科学大会)
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場(名古屋市)
• [Presentation] ラット小脳皮質において G_<i/o> 共役型受容体が仲介するシナプス前抑制における多様性 (2011)
  • Author(s): 佐竹 伸一郎, 井本 敬二
  • Organizer: 日本動物学会第82回大会
  • Place of Presentation: 大雪アリーナ(旭川市)
• [Presentation] 小脳顆粒細胞‐分子層介在ニューロン間興奮性伝達のシナプス前性増強における多様性 (2011)
  • Author(s): 佐竹 伸一郎, 井本 敬二
  • Organizer: Neuroscience 2011(第34回日本神経科学大会)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜市)
• [Presentation] 小脳顆粒細胞－分子層介在ニューロン間興奮性伝達のシナプス前性増強における多様性 (2011)
  • Author(s): 佐竹伸一郎、井本敬二
  • Organizer: Neuroscience 2011（第34回日本神経科学大会）
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
• [Presentation] ラット小脳皮質においてGi/o共役型受容体が仲介するシナプス前抑制における多様性 (2011)
  • Author(s): 佐竹伸一郎、井本敬二
  • Organizer: （社）日本動物学会第82回大会
  • Place of Presentation: 大雪アリーナ（北海道旭川市）
• [Presentation] DYT12モデルマウスの小脳抑制系神経伝達の変化
  • Author(s): 池田啓子、佐竹伸一郎、尾仲達史、竹田直樹、井本敬二、川上 潔
  • Organizer: Neuroscience 2012（第35回日本神経科学大会）
  • Place of Presentation: 名古屋（名古屋国際会議場）
• [Presentation] 小脳顆粒細胞のシナプス小胞多重性放出におけるCav2.1チャネルの役割
  • Author(s): 佐竹伸一郎、井本敬二
  • Organizer: Neuroscience 2012（第35回日本神経科学大会）
  • Place of Presentation: 名古屋（名古屋国際会議場）
• [Book] Physiological interactions between neurons and glia : roles of transporters in the control of intersynaptic crosstalk. In Glial Cells: Embryonic Development, Types/Functions and Role in Disease. (Eds. Charanjit Kaur and Eng-Ang Ling) (2013)
  • Author(s): Shiro Konishi, Shin'Ichiro Satake
  • Publisher: New York : Nova Science Publishers