重力ストレスで誘発されるラット海馬シナプスの可塑性変化のメカニズム

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16591853
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 粂井 康宏 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 講師 (30161714)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 戸田 一雄 長崎大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 教授 (80134708) ; 下川 仁彌太 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助教授 (80014257) ; 下川 伶子 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助手 (90014349) ; 岡田 幸雄 長崎大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 助教授 (60136687)
• Keywords: 海馬 / 重力 / パッチクランプ / LTP / 脳スライス

Research Abstract

本研究の目的は、2G高重力刺激によるラット海馬シナプスでの長期増強(LTP)の原因が、シナプス前性の変化であるのか、シナプス後性の変化であるのかを区別し、重力ストレスによるラット海馬CA1領域でのシナプス可塑性変化のメカニズムを明らかにすることである。今年度は、タングステン電極をラット海馬CA1に埋入し、この状態でラットを動物遠心機に搭載し、2G高重力に短時間(5分間)曝露した。海馬CA1でのニューロンの発火頻度を遠隔操作によりアンテナ受信し、デジタル変換して記録保存した。その結果、高重力負荷前の1G状態(平静時)に比較して、高重力暴露中は約3倍ニューロンの発火頻度が上昇し、高重力暴露終了とともに直ちにニューロンの発火頻度は平静時の値に復帰することが確認された。重力変化にともなうニューロンの活動性の変化を世界で初めて解析することに成功した。次にラットを屠殺し、直ちに脳スライスを作製し、2G高重力に5分間暴露した。CA1領域シナプスにおいて、錐体細胞のホールセルパッチクランプ法により膜電位固定下にEPSC(興奮性シナプス後電流)を記録した。パッチ電極を介してシナプス後細胞から電位固定条件下で記録し、高重力曝露の有無による、シナプス電流の振幅の差を比較解析する予定であったが、目的とする変化を検出することができず、次年度の課題として残された。海馬CA1野シナプスにはNMDA受容体とAMPA受容体が共存するが、Schaffer側枝-CA1錐体細胞間では主としてNMDA受容体に依存するLTPが誘導される可能性が高い。次年度では、NMDA受容体イオンチャネルの不可逆的オープンチャネル阻害剤MK-801を用い、開いた受容体チャネルプールが不可逆的に阻害される経過からグルタミン酸放出量を推定する実験を行う計画である。