アストロサイトの細胞間接着分子による神経回路の維持と破綻の制御機構

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K06410
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 宮田 宗明 神戸大学, 医学研究科, 特命助教 (90582007)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 細胞間接着分子 / アストロサイト / 神経細胞 / 三者間シナプス / 神経回路

Outline of Annual Research Achievements

生体内のアストロサイトは多数の細かい突起を有し、その突起を介してシナプスの構造や機能に重要な役割を果たしているが、アストロサイト突起とシナプスとの接着については、生体内に近い形態を示すアストロサイトの培養法が確立されていなかったため、ほとんど解明されていなかった。研究代表者は、生体内で観察される多数の細かい突起を持ったアストロサイトと神経細胞の共培養系を新たに開発し、興奮性神経細胞と抑制性神経細胞に形成される興奮性三者間シナプスの形成・維持における細胞間接着分子の役割を明らかにしてきた。本研究ではアストロサイト－神経細胞共培養系と遺伝子欠損マウスを用いて、興奮性神経細胞と抑制性神経細胞に形成される抑制性三者間シナプスの形成・維持の制御機構を明らかにするとともに、興奮性神経細胞と抑制性神経細胞がどのようにバランスを取って神経回路を制御しているかを明らかにすることを目的にしている。令和５年度は、前年度までに同定した興奮性神経細胞と抑制性神経細胞に形成される抑制性三者間シナプスにおけるアストロサイト突起とシナプスの接着部位に局在する細胞間接着分子が、アストロサイト突起と抑制性シナプスの接着部位でトランスに結合し、アストロサイトの機能分子を集積させることによって、アストロサイトの極性形成を制御していることを明らかにした。また、この細胞間接着分子を欠損したマウスの海馬CA1領域において、加齢に伴ってアストロサイトが変性し、神経細胞死が促進することを明らかにした。以上の結果から、アストロサイト突起と抑制性シナプスの接着と、アストロサイトの極性形成が、抑制性三者間シナプスの形成と機能を制御して、神経回路の維持に重要な役割を果たしていることが明らかになった。
したがって、本研究課題において研究代表者は、当初の目的通りの成果を達成した。