単一シナプスからのシプナス前終末カルシウム濃度とシナプス後電流の同時測定

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09680808
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 梅宮 正志 東北大学, 医学部, 助手 (50271911)
• Keywords: 培養神経細胞 / カルシウム / グルタミン酸 / NMDA型グルタミン酸受容体 / シナプス / Fluo-3 / 樹状突起 / AMPA / KA型受容体

Research Abstract

神経細胞間シナプスにおけるシナプス伝達長期増強現象は記憶、学習の細胞レベルのメカニズムと考えられている。中枢神経系の主な興奮性神経物質であるグルタミン酸のイオンンチャネル直結型受容体はNMDA型受容体とAMPA,/KA型受容体に分類され、NMDA型グルタミン酸受容体を介したシナプスへのカルシウムがこのシナプス可塑性の最初のステップである。今回は長期増強現象がグルタミン酸受容体の分布の変化を伴うかどうかを確認するために確認された単一シナプスにおけるそれぞれの受容体の分布を検討した。カルシウムイメージング法により培養神経細胞の神経細胞樹状突起のNMDA型受容体を介した細胞内カルシウムの上昇を単一シナプスレベルで記録、確認したシナプスでのNMDA受容体とAMPA/KA型受容体の分布を検討した。その結果、自発的伝達物質放出に伴うNMDA型グルタミン酸受容体を介したシナプス電流とシナプス後細胞の樹状突起内のカルシウム上昇との間には強い相関が見られた。つまり、樹状突起内のカルシウム上昇はNMDA型グルタミン酸受容体を介したカルシウム流入により引き起こされることが確認された。さらに、単一シナプスにおいてeventごとのAMPA/KA受容体成分とNMDA受容体成分に正の相関が見られ、両方の種類の受容体も1つのシナプス小胞からのグルタミン酸では飽和していないことが解かった.。一方、NMAD型グルタミン酸受容体が発現しているが、AMPA/KA型受容体の存在しないシナプスの存在も確認された。

Research Products

• [Publications] Umemiya M: "Intersynaptic diffusion of calcium through the dendrite." Soc.Neurosci.Abstr.24. 78 (1998)
• [Publications] Machenzie et al: "Ultrastructural correlates of quantal synaptic function in cultured cortical neurons" J.Neurosci. In press. (1999)