BDNFを介した神経回路形成機構の解析

• Project/Area Number: 14771273
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Biological pharmacy
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 山田 麻紀 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 助手 (00312281)
• Project Period (FY): 2002 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2003: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2002: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
• Keywords: 脳由来神経栄養因子 / BDNF / 抑制性神経伝達 / 神経回路形成 / Spike fidelity / Spike timing / 位相 / シータ波 / カオス / 脳由来神経栄養因子(BDNF) / 海馬 / 抑制性神経細胞 / 逆行性シグナル / 活動依存的 / 長期増強(LTP) / 長期抑制(LTD)

Research Abstract

本年度の研究実施計画として、二点をあげ、それぞれについて下記の成果をあげた。
1,抑制神経伝達に対するBDNFの長期亢進効果について、シナプス後膜側細胞からの二次的メディエーターの存在が考えられた(投稿中)ので、これを探索する。
2,神経回路形成に対する、より高次でのBDNFの役割の追求。
1,まずBDNF受容体の下流にあることが知られる各種の情報伝達経路を薬埋学的に阻害し、二次的メディエーターの活性化がどの経路依存的なのかの解明を試みた。その結果、抑制神経伝達に対するBDNFの長期亢進効果は、現在までに調べた範囲では抑制がかからない堅固な反応であった。今後、前期の実験の妥当性をより高める一方、Fyn、PGE2-EPRなどの関与についても可能性が考えられるので検討する。
2,BDNFを投与したすぐ後の神経細胞はパッチピペットからのシータ、ガンマ波様電流注入に対して、より確実に周期的に、さらに位相に対してより早いタイミングで発火するようになることを発見し、Biophys.J.86(3):1820-8.に発表した。位相に対して発火が早くなるということはスパイクタイミング依存的可塑性の研究を鑑みると、その細胞がより、神経回路形成に関与しうることを示唆する。メカニズムの解釈は多数考えられるが、今までに研究代表者の研究室で発見したBDNFの抑制性神経伝達への関与を考慮しても説明可能であり、今後の複合的発展が期待できる。

Research Products

• [Publications] Fujisawa, S., et al.: "BDNF Boosts Spike Fidelity in Chaotic Neural Oscillations."Biophys.J.. 86(3). 1820-1828 (2004)
• [Publications] Kim, J.-A., et al.: "Environmental control of the survival and differentiation of dentate granule cell"Cereb.Cortex. In press. (2004)
• [Publications] Kim, J.A., et al.: "Mossy fiber pathfinding in multilayer organotypic cultures of rat hippocampal slices."Cell Mol.Neurobiol.. 23(1). 115-119 (2003)
• [Publications] Koyama, R., et al.: "Developmental switch in axon guidance modes of hippocampal mossy fibers in vitro."Dev.Biol.. 267(1). 29-42 (2004)
• [Publications] Baba, A., et al.: "Activity-evoked capacitative Ca2+ entry : implications in synaptic plasticity."J.Neurosci. 23(21). 7737-7741 (2003)
• [Publications] Tsukamoto, M., et al.: "Mossy fibre synaptic NMDA receptors trigger non-Hebbian long-term potentiation at entorhino-CA3 synapses in the rat."J.Physiol. 546(3). 665-675 (2003)
• [Publications] 山田麻紀, 松木則夫: "Clinical Neuroscience22(3)神経栄養因子 その新しい展開"中外医学社. 112 (2004)
• [Publications] Yamada et al.: "Brain-derived neurotrophic factor promotes the maturation of GABAergic mechanisms in cultured hippocampal neurons"J. Neuroscience. 22. 7580-7585 (2002)
• [Publications] Ikegaya et al.: "BDNF attenuates hippocampal LTD via activation of phospholipase C : implications for a vertical shift in the frequency-response curve of synaptic plasticity"Eur. J. Neurosci.. 16. 145-148 (2002)
• [Publications] Ueno et al.: "Mossy fiber Zn2+ spillover modulates heterosynaptic N-methyl-D-aspartate receptor activity in hippocampal CA3 circuits"J. Cell Biol.. 158. 215-220 (2002)
• [Publications] Koyama et al.: "Group II metabotropic glutamate receptor activation is required for normal hippocampal mossy fibre development in the rat"J. Physiol. (Lond.). 539. 157-162 (2002)
• [Publications] Ikegaya et al.: "Beta-amyloid enhances glial glutamate uptake activity and attenuates synaptic efficacy."J Biol Chem.. 277. 32180-32186 (2002)
• [Publications] Tsukamoto et al.: "Mossy fibre synaptic NMDA receptors trigger non-Hebbian long-term potentiation at entorhino-CA3 synapses in the rat."J. Physiol. (Lond.). 546. 665-675 (2003)