抑制性神経回路の形成時期にBDNFが持つ役割の解明

• Project/Area Number: 13035036
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 鍋倉 淳一 九州大学, 大学院・医学研究院, 助教授 (50237583)
• Project Period (FY): 2001 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥6,900,000 (Direct Cost: ¥6,900,000); Fiscal Year 2002: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2001: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
• Keywords: 脳由来神経成長因子 / GABA / 大脳皮質 / 海馬 / 発達 / パッチクランプ / 受容体 / 神経成長因子 / カリウムチャネル / 細胞内カルシウム

Research Abstract

発達期ラット大脳皮質視覚野第5層から急性単離した神経細胞にパッチクランプを適用し、BDNFのGABA応答に対する急性作用を検討した。生後14日目においては、BDNF投与数分後からGABA-A受容体応答およびGABA作動性微小シナプス電流の大きさの漸増が観察された。このGABA-A応答の増強はBDNF投与終了後も数十分から数時間持続した。BDNFによるGABA-A増強の発生にはtrk-B,PLC-gammaおよび細胞内カルシウムイオン上昇の細胞内シグナル伝達系の活性化が必須であるが、増強の維持には必要ないことが判明した。結合実験によって、細胞表面におけるGABA bindingがBDNF投与数分後には増加し、これはK252によってブロックされることが判明した。以上の結果から、生後14日目においてはBNDFは細胞膜表面のGABA-A受容体数を増加させることによってGABA応答の長時間増強を惹起している可能性が示唆された。
BDNFのGABA-A応答への作用は生後28日目には増強-抑制の細胞間ばらつきが生じ、生後40日目には殆どの細胞においてBDNFはGABA-A応答を長期に抑制した。ラットにおいて臨界期前後でBDNFのGABA-A受容体応答に対する急性作用が増強から抑制にスイッチすることが示唆された。
これに対し、海馬CA1錐体細胞においてはこのBDNFによるGABA応答のスイッチングが生後8日目から14日目においておこり、BDNFの抑制系に対する作用のtime windowに脳内部位差が存在することが判明した。

Research Products

• [Publications] Uchida, S., Noda, E., Akaike, N., Mizoguchi Y, Nabekura J.: "Allopregnanolone Enhancement of GABAergic Transmission in Rat Medial Preoptic Area Neurons"American Journal of Physiology. 283. 1257-1265 (2002)
• [Publications] Ueno T, Okabe A, Akaike A, Fukuda A, Nabekura J: "Diversity of neuron-specific K+-Cl-cotransporter expression and inhibitory postsynaptic potential depression in rat motoneurons"Journal of Biological Chemistry. 277. 4945-4950 (2002)
• [Publications] Mizoguchi Y, Monji, A., Nabekura J: "Long lasting Ca2+ elevation by BDNF in rat cortical neurons"European Journal of Neuroscience. 16. 1417-1424 (2002)
• [Publications] Nabekura J., Ueno T, Okabe A, Furuta A, Iwaki T, Fukuda A, Shimizu-Okabe C, Akaike N: "Gamma-amino butyric amino acid-induced excitation associated with reduction of KCC2 expression following in vivo axonal Injury"Journal of Neuroscience. 22. 4412-4417 (2002)
• [Publications] Nabekura J, Ueno T, Katsurabayashi S, Furuta A, Akaiki N, Okada M: "Reduced NR2A expression and prolonged decay of NMDA receptormediated synaptic current in rat vagal motoneurons following axotomy"Journal of Physiology. 539. 735-741 (2002)
• [Publications] Katayama, J., Akaike N., Nabekura, J.: "Characterization of the pre-and post-synaptic metabotropic glutamate receptormediated inhibitory responses in the substantia nigra dopamine neurons"Neuroscience Research. 45. 101-115 (2002)
• [Publications] Morishita H, Makishima T, Kaneko C, Lee Y-S, Segil N, Takahashi K, Kuraoka A, Nakagawa T, Nabekura J, Nakayama J, Nakayama K-I: "Deafness due to degeneration of cochlear neurons in caspase-3-deficient mice"Biochemical and Biophysical Research Communication. 285. 142-149 (2001)
• [Publications] Ueno T, Ueno S, Akaike N, Nabekura J: "Bidirectional modulation of P2X receptor-mediated response by divalent cations in rat dorsal motor nucleus of the vagus"Journal of Neurochemistry. 78. 1009-1018 (2001)
• [Publications] Nabekura J, Ueno T, Katsurabayashi S, Furuta A, Akaike N, Okada M: "Reduced NR2A expression and prolonged decay of NMDA receptor-mediated synaptic current in rat vagal motoneurons following axotomy"Journal of Physiology. (印刷中). (2002)
• [Publications] Ueno T, Okabe A, Akaike A, Fukuda A, Nabekura J: "Diversity of neuron-specific K+-CI-cotransporter expression and inhibitory postsynaptic potential depression in rat motoneurons"Journal of Biological Chemistry. (印刷中). (2002)