上丘における長期増強(LTP)発現の分子機構とその生理的意義の解明

• 研究課題/領域番号: 04454137
• 研究種目: 一般研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 神経・筋肉生理学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 岡田 安弘 神戸大学, 医学部, 教授 (40073069)
• 研究期間 (年度): 1992 – 1993
• 研究課題ステータス: 完了 (1993年度)
• 配分額: 6,700千円 (直接経費: 6,700千円); 1993年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 1992年度: 5,500千円 (直接経費: 5,500千円)
• キーワード: 上丘 / 長期増強(LTP) / NMDA受容体 / カルモジュリン-蛋白キナーゼC系 / グルタミン酸放出増大 / 大脳皮質視覚野-上丘路 / GABA-抑制 / アデノシン-LTP様作用 / 神経伝達 / グルタミン酸 / 蛋白キナーゼC / アデノシン / GABA

研究概要

長期増強(LTP)現象は、記憶形成の基礎過程であるシナプスの可塑性の一つとして注目されているが、我々は視覚-運動系の統合調節に重要な役割を果たしている上丘において、顕著なLTPが惹起されることを世界で初めて報告した(Okada,1990)。本研究課題はこのLTP発現の分子機構と生理的意義の解明であったが、2年間にわたる研究成果として、
1.上丘LTP発現にはグルタミン酸受容体のNMDA受容体が関与しているが、その誘発初期にはカルモジュリン(CAM)系が、維持過程には蛋白キナーゼC(PKC)系が関与していることが明らかとなった。
2.マイクロダイアリシスを用いて上丘のグルタミン酸放出を測定する研究から、上丘LTPの発現時にシナプス前性に放出される興奮性伝達物質グルタミン酸量が増大していることが明らかとなった。
3.上丘浅灰白質層単離培養ニューロンのパッチクランプ法による解析から、このニューロンはグルタミン酸感受性であることが明らかとなった。
4.アデノシンおよびその誘導体を上丘浅灰白質層に作用させるとLTPと同様の現象が惹起されるが、この時グルタミン酸の放出が増大していること、その維持にPKC系およびPKA系が関与しており、LTPとアデノシンによるLTP作用の類似性が明らかとなった。
5.同側の大脳皮質視覚野から上丘への投射が上丘ニューロンを活性化し、それがGABA作動性ニューロンを介して視神経からのLTP形成を抑制していることが明らかとなり、上丘の神経回路網におけるLTPの生理的意義の解明に重要な糸口がつかめた。

研究成果

• [文献書誌] Yasuhiro Okada: "The distribution and function of gamma-aminobutyric acid(GABA)in the superior colliculus" Progress in Brain Research. 90. 249-262 (1992)
• [文献書誌] Yasuhiro Okada: "Excitatory effect qf adenosine on neurotransmission is due to increase of transmitter release in the hippocampal slices" Neuroscience Letters. 142. 233-236 (1992)
• [文献書誌] Takaaki Miyamoto: "NMDA receptor,protein kinase C and calmodulin system participate the long-term potentiation in guinea pig superior colliculus slices" Brain Research. 605. 287-292 (1993)
• [文献書誌] Yasuhiro Okada: "The properties of the long-term potentiation(LTP)in the superior colliculus" Progress in Brain Research. 95. 287-296 (1993)
• [文献書誌] Hirokazu Hirai: "Inhibitory effect of GABA(γ-aminobutyric acid)on the induction of long-term potentiation in guinea pig superior colliculus slices" Neuroscience Letters. 149. 198-200 (1993)
• [文献書誌] Hirokazu Hirai: "Ipsilateral corticotectal pathway inhibits the formation of long-term potentiation(LTP)in the rat superior colliculus through GABAergic mechanism" Brain Research. 629. 23-30 (1993)
• [文献書誌] Hirokazu Hirai: "Adenosine facilitates glutamate release in a protein kinase-dependent manner in superior colliculus slices" European Journal of Pharmacology. (in press). (1994)
• [文献書誌] Akihiro Ishikawa: "Excitatory effects of adenosine receptor agonists and antagonists on guinea pig superior collicular slices" Neuroscience Letters. (in press). (1994)
• [文献書誌] Takaaki Miyamoto: "NMDA receptor.protein kinase C and calmodulin system participate the long-term potentiation in guinea pig superior colliculus slices" Brain Research. 605. 287-292 (1993)
• [文献書誌] Yasuhiro Okada: "The properties of the long-term potentiation (LTP) in the superior colliculus" Progress in Brain Research. 95. 287-296 (1993)
• [文献書誌] Hirokazu Hirai: "Inhibitory effect of GABA (γ-aminobutyric acid) on the induction of long-term potentiation in guinea pig superior colliculus slices" Neuroscience Letters. 149. 198-200 (1993)
• [文献書誌] Hirokazu Hirai: "Ipsilateral corticotectal pathway inhibits the formation of long-term potentiation (LTP) in the rat superior colliculus through GABAergic mechanism" Brain Research. 629. 23-30 (1993)
• [文献書誌] Hirokazu Hirai: "Adenosine facilitates glutamate release in a protein kinase-dependent manner in superior colliculus slices" European Journal of Pharmacology. (in press). (1994)
• [文献書誌] Akihiro Ishikawa: "Excitatory effects of adenosine receptor agonists and antagonists on guinea pig superior collicular slices" Neuroscience Letters. 15 (in press). (1994)
• [文献書誌] Okada Y.: "The disrtribution and function of γ-aminobutyric acid (GABA)in the superior colliculus" in “GABA in the retina and central nervous system"Progress in Brain Research,ed.Mize,R.R.,Mark,R.E and Sillito,A.M.,Amsterdam. 249-262 (1992)
• [文献書誌] Sakurai T.: "Selective reduction of glutamate in the rat supperior coliculus and dorsal lateral geniculate nucleus after contralateral enucleation" Brain Research. 573. 197-203 (1992)
• [文献書誌] Okada Y.: "Excitatory effect of adenosine on neurotransmission is due to increase of transmitter release in the hippocampal slices" Neuroscience Lett.142. 233-236 (1992)
• [文献書誌] Y.Okada: "The properties of the long-term potentiation (LTP)in the superior colliculus" in “The Visually Responsive Neurons:from basic neurophysiology to behaviour"Progress in Brain Research,ed.Hicks,T.P.and Molotchnikoff,S.Amsterdam in press. (1993)
• [文献書誌] 岡田 安弘: "上丘における長期増強(LTP)とアデノシンによる神経伝達促通作用" 厚生省・精神神経疾患研究委託平成4年報告書. (1993)
• [文献書誌] Hirai H.: "Inhibitory effect of GABA (γ-aminobutyric acid)on the induction of long-term potentiation in guinea pig superior colliculus slices" Neuroscience Lett.in press. (1993)
• [文献書誌] Miyamoto T.: "NMDA receptor,protein kinase C(PKC) and calmodulin system participate in the long-term potentiation (LTP) in guinea pig superior colliculus slices" Brain Research in press. (1993)