2011 Fiscal Year Research-status Report
線条体ネットワークの状態遷移に対する自発カルシウムリズムの寄与
| Project/Area Number |
23590255
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
小山内 実 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (90286419)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2014-03-31
|
| Keywords | カルシウムリズム / 基底核 / 代謝型グルタミン酸受容体 / IP3 受容体 / 小胞体 / イメージング / シミュレーション / カルシウム依存性カリウムチャネル |
|---|
| Research Abstract |
細胞内情報伝達物質であるカルシウムが細胞の状態遷移を引き起こす因子であるという仮説の基に、線条体で発見された非常に遅い時間経過を持つ自発カルシウムリズムの発生機構及び、状態遷移との関係を明らかにするために、イメージング実験、シミュレーションを行い、以下の成果を得た。i) GABA ニューロン、アストロサイトにおけるカルシウムリズムの計測・解析: アストロサイトに GFP を発現している GFAP-GFP マウスの線条体スライス標本を用いて、自発カルシウムリズムの特徴を明らかにすることにより、研究の基盤を確立した。また、線条体の 90% 以上を占める GABA ニューロンに GFP を発現している GAD67-GFP ノックインマウスの線条体スライス標本を用いた実験により、ニューロンで自発カルシウムリズムが発生していることを確認した。ii) 自発カルシウムリズム発生メカニズムの同定: IP3 受容体の阻害、代謝型グルタミン酸受容体 5 型の阻害により、自発カルシウムリズムが抑制された。このことから、代謝型グルタミン酸受容体-PLC-IP3 受容体の系が自発カルシウムリズムの発生に関与していることが示唆された。iii) モデル細胞を用いた calcium-clamp シミュレーション実験: 自発カルシウムリズムはカルシウム依存性カリウムチャネルを介して、ニューロンの発火特性を変化させていることが考えられる。この仮説を検証するために、生理学的に尤もらしい線条体投射ニューロンモデルを作成し、実験で得られた自発カルシウムリズムの時系列データにより細胞体のカルシウム濃度を固定する "calcium-clamp" シミュレーションを行った。その結果、自発 カルシウムリズムがカルシウム依存性カリウムチャネルを介して、ニューロンの発火特性を変化させていることが示唆された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
交付申請書に記載した研究計画のうち、「カルシウムリズムとドーパミンとの関係の解明」以外は全て達成した。この未達成の課題も現在進行中であり、概ね順調に進展していると判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成 23 年度の研究をさらに進めると共に、以下の研究を行う。・線条体における自発カルシウムリズムとドーパミンとの関係の解明薬理学実験により、Ca2+ リズムに関わるドーパミン受容体を分子的に同定する。また、Ca2+ リズム計測と同時に炭素電極によるドーパミン量測定を行い、ドーパミンと Ca2+ リズムとの関係を精査する。・自発カルシウムリズムと細胞の入出力特性との関係の解明細胞内 Ca2+ の状態により、細胞の静止膜電位あるいは入出力特性が変化することを検証するため、多細胞 Ca2+ イメージングと同時に、パッチクランプ法を用いて、静止膜電位、発火頻度などの入出力特性、皮質－線条体間シナプス伝達を計測し、細胞内 Ca2+ 濃度と、ニューロンの活動性及び入出力特性との関係を明らかにする。なお、ホールセルパッチにより、自発 Ca2+ リズムが消失する場合は、穿孔パッチクランプ法あるいはルーズパッチによる活動電位計測法を用いる。なお、これらの電気生理実験は、(2) で得られたシミュレーション実験結果を基に計画し、(1) で得られた結果と合わせて、ドーパミン－Ca2+－神経ネットワークの状態遷移の関係の解明を目指す。
|
| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
研究費は、上記の研究を推進するために、当初の予定通り使用する計画である。
|
