Glutamatergic neurotransmission and perineuronal nets

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K07344
• Research Institution: International University of Health and Welfare
• Principal Investigator: 林 真理子 国際医療福祉大学, 医学部, 講師 (30525811)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: グルタミン酸 / ペリニューロナルネット / ヒアルロン酸 / アストロサイト / 興奮毒性

Outline of Annual Research Achievements

グルタミン酸は中枢神経系の代表的な興奮性伝達物質で、神経シナプスに放出されてグルタミン酸受容体を活性化したのち、グルタミン酸トランスポーターが回収してシナプス伝達を終結させる。また、グルタミン酸トランスポーターは過剰な神経細胞の興奮が細胞死につながる、興奮毒性から神経細胞を守っている。このグルタミン酸トランスポーターの活性はヒアルロン酸の合成に依存しており、その分解は興奮毒性につながることを今年度までに示した。そこで、このヒアルロン酸合成やグルタミン酸トランスポーターの発現を亢進させる化合物は神経保護作用を持つと考え、スクリーニングに向けた条件最適化を継続した。
グルタミン酸トランスポーターの80-90％はアストロサイトに発現されているが、神経シナプス近傍に局在するものもある。ヒアルロン酸はペリニューロナルネットの骨格をなし、抑制性神経細胞の細胞体の周辺に厚い層をなすが、神経シナプス近傍にもヒアルロン酸やコンドロイチン硫酸などぺリニューロナルネットを構成する成分が認められた。このため、ぺリニューロナルネット、神経細胞とアストロサイトの三者を同時に評価できる化合物評価系の構築を目指した。これまでに開発した神経グリアの混合培養を用いて、ヒアルロン酸合成や分解を直接制御する酵素や化合物の他、サイトカインや炎症制御に関わる薬剤処理を行い、それぞれに対するマーカーによる免疫染色で評価した。ハイスループット画像撮影装置で撮影し、全体の発現量や神経細胞の生存を評価し、培養条件や処理時間・濃度などを検討した。また、神経細胞やアストロサイトの形態を定量化して評価するためのアルゴリズムの開発と検討を行なった。引き続き、東大創薬機構の支援を得て条件最適化を行っている。