成熟動物における神経活動依存的なシナプス保持機構の解明

• 研究課題/領域番号: 16680014
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 神経科学一般
• 研究機関: 大阪大学 (2005-2006); 金沢大学 (2004)
• 研究代表者: 橋本 浩一 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (00303272)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 30,290千円 (直接経費: 23,300千円、間接経費: 6,990千円); 2006年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2005年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円); 2004年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)
• キーワード: 小脳 / プルキンエ細胞 / 登上線維 / 神経科学 / シグナル伝達 / シナプス / 脳神経 / 平行線維

研究概要

成熟動物の小脳プルキンエ細胞への興奮性シナプスでは、神経細胞の電気的な活動を修飾するだけで形態学的な変化を伴うシナプス結合の変化が起こる。昨年度までの研究から、AMPA型グルタミン酸受容体がシナプスに輸送されないStargazerマウスでは、登上線維が機能的に弱化しており、シナプス前終末からの伝達物質放出量が減少していることが明らかにされた。すなわち、AMPA受容体が登上線維の機能維持に必須であることが考えられる。今年度は、さらにプルキンエ細胞内において登上線維の機能維持に関わる因子を探索するため、プルキンエ細胞樹状突起棘(スパイン)内の細胞内ストアーからのカルシウム放出に異常が見られるDilute Neurological (DN)マウスの解析を行った。
DNマウス小脳からスライスを切り出し、スライス表面上のプルキンエ細胞からホールセルパッチクランプ法で記録を行い、シナプス電流を記録した。その結果、登上線維応答振幅が正常に比べて有意に減少していることが分かった。また、シナプス前終末からの伝達物質放出過程の変化を反映するpaired-pulse depressionがDNマウスにおいて起こりやすくなっている傾向が見られた。また、形態学的な解析から、登上線維のシナプス形成領域が減少していることが分かった。
これらの結果は、成熟動物においてAMPA受容体阻害剤(NBQX)を長期投与したマウス、及びStargazerマウスにおいて見られた登上線維の機能的弱化の症状に酷似しており、プルキンエ細胞内において神経活動により誘発される細胞内ストアーからのカルシウム放出が登上線維の機能的維持に関与している可能性が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Tonic enhancement of endocannabinoid-mediated retrograde suppression of inhibition by cholinergic interneuron activity in the striatum. (2007)
  • 著者名/発表者名: Narushima, M
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 27 ページ: 496-506
• [雑誌論文] Disturbance of cerebellar synaptic maturation in mutant mice lacking BSRPs, a novel brain-specific receptor-like protein family. (2006)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki, T.
  • 雑誌名: FEBS Letter 580 ページ: 4057-4064
• [雑誌論文] Depolarization-induced suppression of inhibition mediated by endocannabinoids at synapses from fast-spiking interneurons to medium spiny neurons in the striatum. (2006)
  • 著者名/発表者名: Narushima, M.
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 24 ページ: 2246-2252
• [雑誌論文] Miniature synaptic events elicited by presynaptic Ca2+ rise are selectively suppressed by cannabinoid receptor activation in cerebellar Purkinje cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yamasaki M.
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 26 ページ: 86-95
• [雑誌論文] Postnatal development and synapse elimination of climbing fiber to Purkinje cell projection in the cerebellum. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto K.
  • 雑誌名: Neuroscience Research 53 ページ: 221-228
  • NAID: 10017130578
• [雑誌論文] Junctophilin-mediated channel crosstalk essential for cerebellar synaptic plasticity
  • 著者名/発表者名: Kakizawa, S.
  • 雑誌名: EMBO Journal (in press)
• [雑誌論文] Diminished climbing fiber innervation of Purkinje cells in the cerebellum of myosin Va mutant mice and rats.
  • 著者名/発表者名: Takagishi, Y.
  • 雑誌名: Journal of Neurobiology (in press)
• [雑誌論文] Endocannabinoid-mediated short-term suppression of excitatory synaptic transmission to medium spiny neurons in the striatum.
  • 著者名/発表者名: Narushima M.
  • 雑誌名: Neuroscience Research (in press)