疾病モデルラットへ移植された神経細胞の膜特性、シナプス電流、細胞内Ca動態の解析

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07680897
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 福田 敦夫 名古屋市立大学, 医学部, 助教授 (50254272)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤本 一朗 国立岡崎生理学研究所, 神経情報, 助手 (70264710) ; 西野 仁雄 名古屋市立大学, 医学部, 教授 (60073730)
• Keywords: パーキンソン病 / 脳虚血 / 3-nitropropionic acid / 細胞内Ca^<2+> / 大脳皮質 / 線条体 / 神経移植 / 細胞死

Research Abstract

1【疾病モデルラットの作成】 : (1)ヘミパーキンソン病(2)成熟及び幼若ラットでの脳虚血・梗塞(3)ミトコンドリア毒素(3-NPA)の投与による線条体選択的障害性ハンチントン病、以上のモデルラットを作成した。
2【in vitroにおける疾病モデル実験】 : (1)大脳皮質スライス標本中の神経細胞内にfura-2を負荷し、無酸素無グルコースにより虚血シミュレーションを行った。皮質II/III層に最大の、NMDA受容体依存性の細胞内Ca^<2+>-overloadに対する脆弱性があること、虚血時にはCl^-濃度勾配の変化によりGABAが本来の抑制作用を失い寧ろ興奮性に作用することを明らかにした。(2)線条体および大脳皮質グリア細胞培養、或いは神経細胞との共培養を行い3-NPAの投与による細胞内Ca^<2+>濃度変化を測定した。グリア細胞が神経細胞よりもCa^<2+>-overloadに対する脆弱性が高く、これにはNa^+-Ca^<2+>交換系の逆転が関与していることを明らかにした。
3【移植細胞における生理学的実験】 : (1)ヘミパーキンソン病モデルラットに胎仔黒質神経細胞を移植し、宿主脳スライス中に同定された移植細胞からwhole-cell記録を行いNa電流、K電流の発現を明らかにした。また、移植細胞にfura-2を負荷し、グルタミン酸に応答して細胞内Ca^<2+>濃度が上昇する事を明らかにした(2)中大脳動脈虚血・梗塞モデルラットに胎仔線条体神経細胞を移植し、fura-2を負荷した。宿主細胞の電気的刺激に反応して移植細胞で細胞内Ca^<2+>濃度が上昇する事を明らかにした。このように移植細胞-宿主細胞間のシナプス伝達の形成を機能的に証明した。
4【障害により誘導される蛋白・遺伝子の検索】 :上記3-NPAハンチントン病モデルラット線条体においてiNOS及びそのmRNA発現量が増加することを明らかにした。

Research Products

• [Publications] Hida, H. et al.: "A stronger neurotrophic effect in dopamine-depleted striatum : analyses in neural transplantation in vivo and pheochromocytoma (PC12D) cell culture in vitro." Nagoya Medical Journal. 39. 117-133 (1995)
• [Publications] Shimano, Y. et al.: "Chronically administered 3-nitropropionic acid produces selective lesions in the striatum and reduces muscle tonus." Obesity Research. 3. 779S-784S (1995)
• [Publications] Nishino, H. et al.: "Dexamethasone attenuates the extravasation of serum proteins and prevents infarction in a rat model of brain ischemia-reperfusion." Neurosciences. 21. 157-165 (1995)
• [Publications] Nishino, H. et al.: "Hypothal amic neurons are resistant to the intoxication with 3-nitropropionic acid that induces lesions in the striatum and hippocampus via the damage in the blood-brain barrier." Neurobiology. 3. 257-268 (1995)
• [Publications] Fukuda, A. et al.: "Labeling and identification of living donor cells in brain slices of recipient hemiparkinsonian model rats for physiological recordings : Methods for physiological assessments of neural transplantation." Experimental Neurology. 137. 309-317 (1996)
• [Publications] Onizuka, K. et al.: "Early cytopathic features in rat ischemia model and reconstruction by neural graft." Experimental Neurology. 137. 324-332 (1996)
• [Publications] Inoue, K. et al.: "Microtubule-associated protein 2 expressing COS7 cells are resistant to argyrophilia in oxgen and glucose free condition." Experimental Neurology. 137. 350-356 (1996)
• [Publications] Nishino, H. et al.: "3-Nitropropionic acid produces striatum selective lesions accompanied by iNOS expression." Journal of Chemical Neuroanatomy. 10. 209-212 (1996)
• [Publications] Shimano, Y. et al.: "Tissue extract from dopamine-depleted striatum enhances differentiation of cultured striatal type-1 astrocytes." Neuroscience Letters. 205. 193-196 (1996)
• [Publications] Muramatsu, K. et al.: "Topography of hypoxic injury proved by argyrophilia in postnatal rat brain." Pediatric Neurology. (in press). (1997)
• [Publications] Nishino, H. et al.: "Acute 3-nitropropionic acid intoxication induces striatal astrocytic cell death and dysfunction of the blood-brain barrier : involvement of dopamine toxicity." Neuroscience Research. (in press). (1997)
• [Publications] Deshpande, S. B. et al.: "3-Nitropropionic acid increasesthe intracellular Ca^<2+> in cultured astrocytes by reverse operation of Na^+-Ca^<2+> exchanger." Experimental Neurology. (in press). (1997)