グルタミン酸性シナプスにおけるニューロンとグリアの機能連関

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14208096
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 小澤 瀞司 群馬大学, 医学部, 教授 (40049044)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 飯野 昌枝 群馬大学, 医学部, 助手 (20008329) ; 都筑 馨介 群馬大学, 医学部, 助教授 (60222139)
• Keywords: グルタミン酸作動性シナプス / ニューロン・グリア機能連関 / 小脳 / 海馬 / グルタミン酸トランスポーター / GLAST / EAAT4 / GLT-1

Research Abstract

本研究では、グリアによるシナプス活動の制御を小脳プルキンエ細胞及び海馬のグルタミン酸作動性シナプスで系統的に解析するとともに、小脳ベルクマングリアなどのアストログリア系細胞において、グルタミン酸がグリアの形態に与える影響を調べ、その分子機序を解明することにより、ニューロンとグリア細胞の間に存在する機能連関の実態を明らかにすることを目指している。本年度の研究成果は以下の通りである。
1.グルタミン酸トランスポーターによる小脳シナプス活動の制御
小脳ベルクマングリアに豊富に発現しているグルタミン酸トランスポーターであるGLASTとプルキンエ細胞に発現しているEAAT4の機能分担について、トランスポーター阻害剤とそれぞれのノックアウトマウスを用いて調べた。プルキンエ細胞の登上線維シナプス及び平行線維シナプスのいずれにおいても、次のことが明らかになった。
(1)GLASTは、シナプス間隙にグルタミン酸が放出された直後にその大部分をベルクマングリア細胞内へ輸送する。しかし、ベルクマングリアには、GLAST以外に少量ながら別種のグリア性トランスポーターであるGLT-1が存在しており、GLASTノックアウトの条件下においてはGLT-1の活動が顕著になり、グリアによるグルタミン酸除去機能のかなりの部分は維持される。
(2)グリア性トランスポーターによる処理を免れたグルタミン酸は、EAAT4によりプルキンエ細胞内へ取り込まれる。EAAT4ノックアウトマウスでは、グルタミン酸のspill-overが生じる。
2.グルタミン酸トランスポーターによる海馬シナプス活動の制御
グリア性グルタミン酸トランスポーターの選択的阻害剤は、GLT-1の活動を阻害し、海馬錐体細胞の興奮性シナプス後電流のNMDA受容体依存性成分を遷延させ、痙攣波を発生させる。

Research Products

• [Publications] Takayasu, Y.et al.: "Roles of glutamate transporters in shaping excitatory synaptic currents in cerebellar Purkinje cells."European Journal of Neuroscience. 19(5). 1285-1295 (2004)
• [Publications] Tsuzuki, K., Ozawa, S.: "Glutamate receptors. In : D.V.Cooper (ed) Nature Encyclopedia of the Human Genome. Vol.3"Macmillan Publishers Ltd, Nature Publishing Group, London, UK. 98-103 (2003)