2019 Fiscal Year Annual Research Report

中枢神経シナプス前終末における小胞動態の超解像ライブイメージング

Research Project

Project/Area Number	17H03548
Research Institution	Tokyo Women's Medical University
Principal Investigator	緑川光春東京女子医科大学, 医学部, 准講師 (60632643)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2021-03-31
Keywords	シナプス / 開口放出 / 電気生理学
Outline of Annual Research Achievements	ヒトをはじめとする多細胞生物では細胞同士の協調が重要であり、そのための細胞間情報伝達機構が高度に発達している。開口放出機構はホルモン、神経伝達物質、酵素などといった様々な化学物質が細胞から放出される際に用いられる共通の分泌機構であり、この機構に異常が生じると精神・運動疾患、糖尿病、アレルギーなどの様々な疾患を引き起こすため、その全貌を明らかにすることはこれらの病態メカニズムの理解や治療戦略の開発にもつながる重要な基礎研究である。申請者は生体内の数ある分泌現象の中でも最も速い、中枢神経からの開口放出に着目して研究を行った。申請者らは前年度までに発達に伴う伝達物質放出機構の機能変化を詳細に調べるために標本を模索し、生後に顕著なシナプス形成とそれに続くシナプス刈り込みが生じる内側毛帯線維と視床後内側腹側核の間のシナプスに着目して研究を行った。実験の結果、シナプス前終末における発達・経験依存的な開口放出機構の可塑的変化が分かった。本研究で注目した内側毛帯線維と視床後内側腹側核の間のシナプスでは、発達初期では様々な体性感覚由来の入力線維が混在しているが、発達に伴ってヒゲ感覚入力を司る内側毛帯線維のみが選択的に強化され、それ以外の感覚を司る線維は除去されていく。そこで本研究ではマウス遺伝学・ウイルスベクターを駆使することによってヒゲ感覚入力線維とそれ以外の線維を個別に蛍光標識し、それぞれのシナプス前終末における発達・経験依存的な開口放出機構の可塑的変化を解析した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason 海馬苔状繊維終末における可塑性誘導による単一シナプス小胞動態の変化については計画していた以上に研究の進展状況がよく、必要な実験結果を得て論文としてまとめることができた。また、小脳苔状線維終末における単一シナプス小胞動態の可視化についても成功し、論文投稿中である。また、発達に伴う機能変化を詳細に調べることができる標本として、内側毛帯線維と視床後内側腹側核の間のシナプスにおいて開口放出動態を詳細に調べることができる実験系を確立し、ここでの発達・経験依存的な開口放出動態の変化を明らかにしつつある。
Strategy for Future Research Activity	内側毛帯線維と視床後内側腹側核の間のシナプスにおける開口放出機構を詳細に調べることができる実験系を確立できたので、ここでの開口放出機構が発達・経験依存的にどのように変化し、シナプス形成やシナプス刈り込みとどのように関係しているのかについて詳細に調べる。電気生理学的手法に加え、電子顕微鏡検鏡による形態学的手法も用いることによって機能変化の基盤となる形態・分子的変化の実態に迫る。