2光子励起法を用いた外分泌腺のイオン・水ベクトル輸送機構の解析

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12144209
• Research Institution: Okazaki National Research Institutes
• Principal Investigator: 河西 春郎 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 教授 (60224375)
• Keywords: 外分泌腺 / 2光子励起 / ケイジド試薬 / グルタミン酸受容体

Research Abstract

外分泌腺機能の2光子励起とケイジド試薬を用いたマッピング法を行うのに際しての方法論を確立するために、本年度は、主として哺乳動物中枢神経細胞のスライス標本において、2光子励起でケイジドグルタミン酸を破壊し、グルタミン酸感受性をマップするシステムを開発した。ケイジド試薬を細胞外に投与しながら海馬錐体細胞をホールセルクランプして電流記録を行い樹状突起部位において超短パルスレーザー照射を行うとシナプス後電流とほとんど同じ速い時間経過で一過性内向き電流が活性化した。このグルタミン酸電流は励起光のパワーの2.2-2.5乗に依存した。これは、励起が2光子過程であること、及び、グルタミン酸の受容体への結合の共同性からよく説明される。この電流の空間分布を測定するために、およそ一辺10ミクロンの立方体内に樹状突起領域を覆う2000ピクセルの各点において、グルタミン酸電流を記録するシステムを構築した。こうして、樹状突起はスパインごとにグルタミン酸感受性が大幅に異なること、そして、グルタミン酸感受性はスパイン形態と強い相関があることが明らかとなった。また、グルタミン酸感受性はスパインごとに独立に調節されていること、0から約150個の受容体を発現することが明らかとなった。2光子励起法を応用した我々のシステムは脳標本においてシナプスの重み分布やその動態、或いは単一シナプスレベルの局所刺激を行うことのできる新しい方法論であることがわかった。このシステムを外分泌腺細胞に応用して、機能マップをとる作業を開始している。

Research Products

• [Publications] Matsuzaki, M.: "Dendritic spine geometry is critical for AMPA receptors expression in hippocampal CA1 pyramidal neurons"Nature Neuroscience. 4. 1086-1092 (2001)
• [Publications] Kasai, H.: "Fast and cAMP-sensitive mode of Ca^<2+>-dependent exocytosis in pancreatic β cells"Diabetes. 51. S19-S24 (2002)
• [Publications] Takahashi, N.: "Two-photon excitation imaging of pancreatic islets with various fluorescent probes"Diabetes. 51. S25-S28 (2002)