自律神経系に見られる分散型制御システムの生理学的および工学的研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04454035
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 片山 芳文 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (20014144)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三原 智 久留米大学, 医学部, 助手 (40166103) ; 古川 哲史 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助手 (80251552) ; 辰巳 仁史 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助手 (20171720) ; 平井 恵二 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助教授 (70156628)
• Keywords: 自律神経系 / 腸神経系 / 分散型制御 / シナプス伝達 / ニューロン / ナトリウムポンプ / シナプス形成 / 成長円錐

Research Abstract

1.腸神経系を構成するアウエルバッハ神経叢とマイスナー神経叢の機能構築には極めて大きい差がある。モルモットの盲腸や近位結腸のマイスナー神経叢で良く発達している抑制性のシナプス伝達機構は遠位結腸では殆ど見られず、マイスナー神経叢のなかでも部位によって機能構築に差異があることが分かった。このような機能構築の差が腸管各部位の制御機構に反映されると思われる。
2.抑制性シナプス電位の発生機構に細胞内Ca^<2+>が重要な役割を果たすことを明らかにした。ニューロペプチドYはニューロンのノルアドレナリン感受性に影響せず、抑制性シナプス電位だけを抑えるのでノルアドレナリン放出を抑制すると考えられる。他の興奮性シナプス電位は影響されなかった。
3.細胞レベルでの興奮性調節に関与するNa^+ポンプの3種のサブユニットのうち、α1は細胞外のNa^+に、またα3は細胞内のNa^+にそれぞれ高い親和性を示すことを明らかにした。ポンプ電流の電位依存性の解析から、前者は静止膜付近で活性が高く、後者は脱分極側で活性が高いことが分かった。
4.培養したニューロンの神経突起先端に形成される成長円錐の膜にある糖蛋白にコンカナバリンAをコートした直径40μmの金粒子を付着させ、昨年度開発したビデオ強化型高倍率微分干渉顕微鏡のシステムを用いて成長円錐蛋白分子の動態を解析した。金粒子は一定の条件下で特定領域内ではブラウン運動を示したが、レーザー光を集光してこの金粒子の運動をコントロールすることができた。
5.アセチルコリンを伝達物質として持つことが知られている神経細胞を分離・培養し、成長円錐の部分について組織化学的検討を光学顕微鏡と電子顕微鏡を用いて行い、さらにラジオアイソトープによる^3H-コリンの取り込み活性を調べた。成長円錐の部分では既にアセチルコリンの取り込み、合成および貯蔵が行われていると考えられる。

Research Products

• [Publications] Tatsumi H & Katayama Y: "Regulation of the intracellular free calcium concentration in acutely dissociated neurones from rat nucleus basalis" Journal of Physiology. 464. 165-181 (1993)
• [Publications] Tatsumi H,Sasaki H & Katayama Y: "Elongation of growth cone filopodia onserved with video-enhanced differntial interference contrast microscopy" Japanese Journal of Physiology. 43S. S221-S223 (1993)
• [Publications] Tatsumi H,Sasaki H & Katayama Y: "Optical trapping of gold particles on neuronal growth cones" Neuroscience Research. 18S. S127 (1993)
• [Publications] Kamiji T,Morita K & Katayama Y: "ATP regulates synaptic transmission by pre-and postsynatpic mechanisms in guinea-pig myenteric neurons" Neuroscience. (in press). (1994)
• [Publications] Tatsumi H & Katayama Y: "Brief increase in intracellular Ca^<2+> activate K^+ current and non-selective cation current in rat nucleus basalis neurons" Neuroscience. 58. 553-561 (1994)
• [Publications] 片山芳文: "自律神経系の機能構築と細胞生理" 病態生理. 12. 569-577 (1993)