脳由来神経栄養因子(BDNF)の小脳シナプス形成および伝達に対する作用

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09878195
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 狩野 方伸 理化学研究所, 細胞神経生理研究チーム, チームリーダー(研究職) (40185963)
• Keywords: マウス / 小脳 / 脳由来神経栄養因子(BDNF) / 顆粒細胞 / 登上線維 / 平行線維 / パッチクランプ / AMPA受容体

Research Abstract

小脳顆粒細胞において脳由来神経栄養因子(BDNF)の発現が選択的に欠如しているStargazer mouseと野性型マウスを比較することにより、小脳顆粒細胞から分泌されるBDNFの、(1)登上線維-プルキンエ細胞シナプス、(2)平行線維-プルキンエ細胞シナプス、(3)苔状線維-顆粒細胞シナプス、に及ぼす作用を電気生理学的に調べた。
(1)登上線維応答の生後発達の解析:小脳スライスを作製し、プルキンエ細胞をからwhole-cell patch-clampを行なった。内顆粒層で登上線維を電気刺激して興奮生シナプス後電流(EPSC)を誘発した。Stargazer mouseでは、野性型マウスに比較して、各日齢において、登上線維EPSCの振幅が有意に減少していた。しかし、生後4週以降の成熟したStargazer mouseにおいて、プルキンエ細胞の登上線維による多重支配の残存はみられなかった。
(2)平行線維シナプス伝達の解析:(1)と同様に、小脳スライスプルキンエ細胞からwhole-cell patch-clamp記録をし、分子層で平行線維を刺激してEPSCを誘発した。登上線維EPSCと同様に、各日齢において、平行線維EPSCの振幅が有意に減少していた。
(3)苔状線維-顆粒細胞間の興奮性シナプス伝達の解析:小脳スライス顆粒細胞からwhole-cell patch-clamp記録を行い、顆粒細胞周囲の苔状線維を刺激してEPSCを誘発した。野性型マウスでは、顆粒細胞EPSCに早いkineticsを持つAMPA受容体成分と遅いkineticsを持つNMDA受容体成分がみられたが、Stargazer mouseではAMPA受容体成分のみが有意に減少しており、NMDA受容体成分のみが記録される細胞も数多くみられた。
プルキンエ細胞における登上線維EPSCおよび平行線維EPSCはAMPA受容体成分のみによることが明らかにされているので、以上の結果は、Stargazer mouseにおける小脳の異常は興奮性シナプスにおけるAMPA受容体の機能低下によると結論された。

Research Products

• [Publications] Kano,M.: "Persistent multiple climbing fiber innervation of cerebellar Purkinje cells in mice lacking mGluR1." Neuron. 18. 71-79 (1997)
• [Publications] Offermanns,S.: "Impaired motor coordination andpersistent multiple climbing fiber innervation of cerebellar Purkinje cells in mice lacking Gαq." Proc.Natl.Acad.Sci.USA.94. 14089-14094 (1997)
• [Publications] Kurihara,H.: "Impaired parallel fiber-Purkinje cell synapse stabilization during cerebellar development of mutant mice lacking the glutamate receptor δ2 subunit(GluRδ2)." J.Neurosci.17. 9613-9623 (1997)
• [Publications] Hashimoto,K.: "Presynaptic origin of paired-pulse depression at climbing fibre to Purkinje cell synapses in the rat cerebellum." J.Physiol.(London). 506. 391-405 (1998)
• [Publications] Watase,K.: "Motor discoordination and increased susceptibility to cerebellar injury in GLAST mutant mice." Eur.J.Neurosci.(in press).
• [Publications] Watanabe,M.: "Patterns of expression for the mRNA corresponding to the four isoforms of phospholipase Cβ in mouse brain." Eur.J.Neurosci.(in press).
• [Publications] 狩野方伸: "GluR1およびPKCγノックアウトマウスにおける小脳登上線維シナプス成熟の異常." 神経研究の進歩. 41. 756-767 (1997)
• [Publications] 宮田麻理子: "小脳の長期抑圧." Clinical Neuroscience. 15. 1093-1095 (1997)
• [Publications] 狩野方伸: "小脳の運動学習とシナプス可塑性." 神経精神薬理. 19. 1137-1143 (1997)
• [Publications] 狩野方伸: "シナプス伝達の可塑性と情報統合." 現代化学. 320. 34-42 (1997)
• [Publications] 狩野方伸: "小脳のシナプス可塑性とカルシウム." Clinical Calcium. 8. 194-199 (1998)
• [Publications] 宮田麻理子: "Bio Scirnce 用語ライブラリー、脳神経、" 御子柴克彦/編、羊土社, 2 (1997)
• [Publications] 狩野方伸: "脳・神経機能の解明〜ミクロからマイクロまで" 真鍋俊也、片山正寛/編、羊土社, 8 (1997)
• [Publications] 橋本浩一: "脳・神経機能の解明〜ミクロからマイクロまで" 真鍋俊也、片山正寛/編、羊土社, 8 (1997)