2021 Fiscal Year Research-status Report

ナトリウムポンプとグルタミン酸輸送体の機能連関：その生理的役割と制御機構

Research Project

Project/Area Number	20K06882
Research Institution	National Institute for Physiological Sciences
Principal Investigator	佐竹伸一郎生理学研究所, 助教 (30360340)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	スライスパッチクランプ法
Outline of Annual Research Achievements	グルタミン酸輸送体（興奮性アミノ酸輸送体 excitatory amino acid transporter, EAAT）タンパク質は、神経細胞から放出された興奮性伝達物質グルタミン酸（glutamate, Glu）の回収を担い、神経伝達を速やかに終結させるとともに、過剰Gluの興奮毒性から神経細胞を保護する役割を持つ。これまでにラット小脳プルキンエ細胞のEAATは、エタノールによりそのターンオーバー率（Glu輸送行程の回転速度）が亢進し、登上線維伝達物質Gluのシナプス外拡散を抑制することを見出している。プルキンエ細胞が登上線維Gluを回収する過程を詳しく解析するため、登上線維の電気刺激に伴いプルキンエ細胞において誘発される、シナプス性輸送体電流（synaptic transporter current, STC）を観察した。粘性多糖類 dextran（40 kDa, 5 %）は STCの振幅を可逆的に増大させた。このSTC増大は、登上線維Gluが放出部位から拡散していく過程が dextranによって物理的に阻害されたことにより、シナプス近傍に滞留したGluがより多くのEAAT分子によって回収されている様子を反映していると考えられる。一方、エタノール（50 mM）は STCの振幅を有意に減弱させた（減衰時間には無効）。エタノールは、プルキンエ細胞のGlu取り込み機能を促進することにより、登上線維シナプス近傍のGlu濃度を低下させていることを示唆している。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 登上線維‐プルキンエ細胞間シナプスにおいて STCを記録することにより、シナプス近傍における興奮性神経伝達物質 Gluの減衰過程を観察する方法を確立した。エタノールのEAAT機能亢進作用がGluの細胞外動態におよぼす影響を追究することができた。
Strategy for Future Research Activity	これまでに①EAATのGlu輸送速度（ターンオーバー率）が Naポンプ（Na,K-ATPase）による制御を受けていること、②エタノールのEAAT増強作用が protein kinase C（PKC）や phosphatidylinositol-3 kinase（PI3K）の機能を介して引き起こされていることを示唆する結果を得ている。Naポンプならびに PKC、PI3Kの阻害薬/作用薬が STCにおよぼす影響を観察することにより、EAATの機能変化とGluの細胞外動態の関係を追究する。 Naポンプα3サブユニット遺伝子ヘテロ欠損マウス Atp1a3(+/-)は、急速発症性ジストニアパーキンソニズム（RDP、遺伝性ジストニア DYT12）、小児交互性片麻痺（AHC）ならびに CAPOS症候群の病態モデルである。同マウスより作製した脳スライス標本において、EAATの機能評価実験を行う。Atp1a3(+/-)の表現型から、Naポンプ‐EAAT機能連関の分子的背景やこれら神経疾患の病態基盤を検討する。
Causes of Carryover	実施計画の通り研究を遂行し、次年度に使用額を残すことができた。本課題を進めるには、Atp1a3(+/-)の系統を安定的に維持するのみならず、実験に必要な個体数が常に確保できる体制を整えておくことが重要である。今後増大していくと見込まれる系統維持費用に充当したい。