甲殻類心臓神経節の系統的発逹:ニューロンの機能分化と神経回路網の解析

Research Project

Project/Area Number	12048206
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Biological Sciences
Research Institution	University of Tsukuba
Principal Investigator	山岸宏筑波大学, 生物科学系, 助教授 (80092534)
Project Period (FY)	2000 – 2001
Project Status	Completed (Fiscal Year 2001)
Budget Amount *help	¥5,700,000 (Direct Cost: ¥5,700,000) Fiscal Year 2001: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000) Fiscal Year 2000: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
Keywords	動物 / 生理学 / 脳・神経 / 甲殻類 / 心臓神経節 / 神経節 / ペースメーカー / 心臓
Research Abstract	種々の甲殻類の心臓拍動機構を調べた結果,現存する最も原始的な甲殻類の一つである鰓脚亜綱のアメリカカブトエビの心臓には心臓神経節は存在せず,その拍動は心筋の自発興奮性による筋原性であった。また甲殻類の中でも比較的早い段階で分岐したとされる貝虫亜綱のウミホタルでは,心臓に単一のニューロンが存在し,それが心筋とシナプスを形成していることが形態的に確認された。電気生理学的解析を行った結果,ウミホタルの心臓拍動は基本的に神経原性であり,単一の自動興奮性をもった運動ニューロンからなる最も単純な心臓神経節がペースメーカーとなること,心臓ニューロンの伝達物質としてグルタメイトが有力であることなどが明かとなった。軟甲亜綱等脚目のフナムシの心臓神経節は,いずれもが自動興奮性を有したグルタメイトを伝達物質とする6個の運動ニューロンからなり,それらが電気的シナプスで結合した神経回路網であった。このようにこれまで神経原性とされてきた甲殻類の心臓ペースメーカー機構に幅広い多様性が存在することを示した。さらに神経原性心臓の局所神経節である心臓神経節にも,単一のニューロンからなるもの(貝虫類),相同なニューロンが電気シナプスで結合したもの(等脚類),機能分化したニューロンが電気シナプスで結合したもの(口脚類),機能分化したニューロンが電気および化学シナプスで結合したもの(十脚類)なで,系統的な発達の過程のあることや,それらの心臓に対する神経性および液性の調節機構にも違いのあることを明らかにした。またフナムシの心臓神経節を用いて,ニューロンのペースメーカー活動のイオン依存性や電気シナプスを介したペースメーカーニューロンの相互作用などを解析した。研究期間におけるこれらの成果は6編の論文(1編は投稿中)として出版された。