神経細胞とグリア細胞の三次元ディジタル形態学

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06044237
• Research Institution: National Institute for Physiological Sciences
• Principal Investigator: 濱 清 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 所長 (90028267)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): キタ H. テネシー大学, 医学部, 教授 ; ステル W.K. カルガリー大学, 医学部, 教授 ; ウイルソン C.J. テネシー大学, 医学部, 教授 ; エリースマン M.H. カリフォルニア大学, サンディエゴ校, 教授 ; 葉原 芳昭 北海道大学, 獣医学部, 助教授 (30142813) ; 村上 富士夫 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (20089882) ; 小坂 俊夫 九州大学, 医学部, 教授 (00126054) ; 大塚 輝彌 東邦大学, 理学部, 教授 (10051814) ; 有井 達夫 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助教授 (10109267) ; 小幡 邦彦 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 教授 (60013976)
• Keywords: 神経細胞 / グリア細胞 / 三次元定量解析 / トモグラフィー / 超高圧電顕 / 電位感受性色素 / Caイメージング / 共焦点顕微鏡

Research Abstract

共同研究の最終年度では、それぞれの研究グループが生理研、カルフォルニア大、テネシー大、九大を相互訪問して各プロジェクトの研究を続行、結果の集約、反省を行った。
1)濱、有井、エリスマングループ:生理研超高圧電顕の対物レンズの改良、及びモニターシステムの改善によって連続傾斜画像の質が向上し、またトモグラフィーソフトも改善されたので困難を極めた星状グリア細胞突起の解析が可能となった(結果は1997年アメリカ顕微鏡学会で発表予定)。解析精度を更に上げるために、【.+-。】60度以上の傾斜可能な試料台の開発を検討した。
2)小坂、濱、ウイルソングループ:厚い試料のダイセクター法による定量計測法を確立し、この方法を用いて嗅球、及び海馬に存在する化学的性質を異にする介在ニューロンの定量的な解析に成功した。さらに共焦点レーザー顕微鏡を用い、それぞれの介在ニューロン間の関係を定量的に解析した。主ニューロンについては超高圧電顕を用い、樹状突起刺の形態、及び数の三次元的計測を行った。その結果、特に海馬の背側と腹側で介在細胞のタイプ、及び密度、主細胞での樹状突起刺の形態、及び数に大きな差が存在することが分かった。
村上、濱、ウイルソングループ:今年度は皮質→赤核投射路におけるシナプス形成過程を超高圧電顕による三次元観察法を用いて観察した。バイオサイチンでラベルした皮質→赤核路終末を受ける赤核→脊髄路起始ニューロンの樹状突起上に多数のスパイン状突出物(SLDP)がみられ、これがシナプス形成の初期段階に関与していることを示唆する所見が得られた。
大塚、葉原グループ:大塚は金魚網膜錐体細胞でのオプシン形成、及び外節への出現過程を分子生物学、及び共焦点レーザー顕微鏡法を用いて解析し、オプシンは日没後に形成され、夜間に外節直下に小胞輸送されることを明らかにした。葉原は筋上皮細胞の神経支配をカルシウムイメージング法で明らかにした。

Research Products

• [Publications] Liu,Y.,Fujise,N.& Kosaka,T.: "Distribution of calretinin immunoreactivity in the mouse dentate gyrus : I.General description." Expermental Brain Research. 108. 389-403 (1996)
• [Publications] Toida,K.,Kosaka,K.,Heizmann,C.W.& Kosaka,T.: "Electron microscopic serialsectioning/reconstruction studies of Parvalbumin-containing neurons in the external plexiform layer of the rat olfactory bulb." Neuroscience. 72. 449-466 (1996)
• [Publications] Fujimaru,Y.& Kosaka,T.: "The distribution of two calcium binding proteins,calbindin D-28K and parvalbumin,in the entorhinalcortex of the adult mouse." Neuroscience Research. 24. 329-343 (1996)
• [Publications] Kosaka,T.: "Synapses in the granule cell layer of the rat dentate gyrus : serial sectioning study." Experimental Brain Research. 112. 237-243 (1996)
• [Publications] Fukuda,T.,Aika,Y.,C.W.& Kosaka,T.: "Dense GABAergic input on somata of Heizmann,parvalbumin-immunoreactive GABAergic neurons in the hippocampus of the mouse." Neuroscience Research. 26. 181-194 (1996)
• [Publications] Kosaka,K.,Toida,K.,Margolis,F.L.& Kosaka,T.: "Chemically defined interneuron groups in the rat main olfactory bulb show the prominent differences in and their olfactory nerve the intra-glomerular dendritic arborization relationship to tenninals." Neuroscience. 76. 775-786 (1997)
• [Publications] Nomura,T.,Fukuda,T.,Aika,Y.,Emson,P.C.,Heizmann,C.W.,Kobayashi,T.& Kosaka,T.: "Distribution of nonprincipal neurons in the rat hippocampus,with special reference to their dorsoventral difference." Brain Research. (in press). (1997)
• [Publications] Kosaka,K.,Fujii,M.,Toida,K.& Kosaka,T.: "Differentiation of chemically defined neuronal populations in the transplanted olfactory bulb without olfactory receptor innervation." Neuroscience Research 26. in press). (1997)
• [Publications] Fujise,N.,Liu,Y.,Hori,N.& Kosaka,T.: "Distribution of calretinin immunoreactivity in the mousedentate gyrus : II.Mossy cells,with special reference to theirdorsoventral difference in the calretinin immunoreactivity." Neuroscience. (in press). (1997)
• [Publications] Murakami,F.,Nagisa,Y.,Saito,Y.,Higashi,S.,Katsumaru,H.,Kanda,M.& Song,W.-J.: "Morphology of individual axons in crossed corticorubral projections in developing cats and effects of partial denervaton." Dev.Neurosci.18. 162-173 (1997)
• [Publications] Shirasaki,R.,Mirzayan,C.,Tessier-Lavigne,M.& Murakami,F.: "Guidance of circumferentially growing axons by netrin-dependent and -independent floor plate chemotropism in the vertebrate brain." Neuron. 17. 1079-1088 (1997)
• [Publications] 村上富士夫: "脳幹での交叉性神経回路の形成機序。" 細胞工学(特集 脳・神経回路形成の分子メカニズム-誘引/反発因子の新発見とその役割-). 17. 162-171 (1996)
• [Publications] 村上富士夫、白崎竜一、玉田篤史、勝又隆太: "脳における正中交差のメカニズム。" 蛋白質・核酸・酵素(特集 神経誘導・分化・回路形成最前線). 41. 775-784 (1996)
• [Publications] 村上富士夫、勝丸博信: "シナプス形成と細胞間相互作用。" Clinical Neuroscience. 15. 318-320 (1997)
• [Publications] 村上富士夫: "脳における情報伝達-ネトリンとセマフォリン" 蛋白質・核酸・酵素増刊. 42. 571-576 (1997)
• [Publications] Ono,H.,Habara,Y.,Kizaki,T.,Oh-ishi,S.,Tanaka,J.& Gasa,S.: "Increased growth of brown adipose tissue but itsdecreased lysosomal enzyme activity in heat-acclimatized,insulin-treated rats." Horm.Metab.Res.28. 397-399 (1996)
• [Publications] Ohno,H.,Tanaka,J.,Habara,Y.,Uehara,Y.,Kizaki,T.,Oh-ishi,S.,Fukuda,K.& Gasa,S.: "Effects of acute or chronic exposure to cold on the lysosomal enzyme system in rat tissues." Pathophysiol.3. 181-185 (1996)
• [Publications] Cui,Z.J.,Habara,Y.,Wang,D.Y.& Kanno,T.: "A novel aspect of photodynamic action : induction of recurrent spikes in cytosolic calcium concentration" Photochem.Photobiol.65. 382-386 (1996)
• [Publications] Satoh,Y.,Sano,K.,Habara,Y.& Kanno,T.: "Effects of carbachol and catecholamines on ultrastructure and intracellular calcium ion dynamics of acinar and myoepithelial cells of lacrimal glands." Cell Tissue Res.(in press). (1997)
• [Publications] Arai,R.,Sasaki,Y.,& Ohtsuka,T.: "Cell proliferation in the marginal zone of adult goldfish retina." Comp.Physiol.Biochem.4. 327- (1996)
• [Publications] Schultz,K.,Goldman,D.J.,Ohtsuka,T.,Hirano,J.,& Stell,W.K.: "Identification and localization of an immunoreactive AMPA-type glutamate receptor subunit (GluR4) with respect to identified photoreceptor synapses in the outer plexiform layer of goldfish retina." J.Neurocytol.(in press). (1997)
• [Publications] Taomoto,K.Ijichi,A.,Arii,T.& Hama,K.: "Changes of intermediate filaments in cultured human glioma cells with various growth factors andcytokines using high voltage immuno-electron microscopy." Brain Tumor Pathology. 13. 49-56 (1996)
• [Publications] Oite,T.,Saito,M.,Suzuki,Y.,Arii,T.,Morioka,T.,& Shimizu,F.: "A specific Thy-1 molecular epitope expressed on tat mesangial cells." Experimental Nephrology. 4. 350-360 (1996)
• [Publications] Arii,T.,Yoshimura,N.,Hama,K.,Myochin,K.,Hayashi,S.& Miyauchi,K.: "Observation of the wide area of a biological specimens by using the high sensitive and high resolution HD super-harpicon TV tube for HVTEM." J.Electron Microsc.45. 347- (1996)
• [Publications] Kosaka,T.,Fukuda,T.,Fujise,N.& Aika,Y.: "Cellular organization of the hippocampal formation." In ; Ito,M.& Miyashita,Y.(eds.),Integrative and molecular approach to brain function,Elsevier,Amsterdam., 181-191 (1996)