黒質神経細胞の培養とパッチレコ-ディング及び細胞内カルシウムイオン動態の解析

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03263208
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 辰巳 仁史 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助手 (20171720)
• 研究分担者: 片山 芳文 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (20014144)
• キーワード: 神経細胞 / パッチレコ-ディング / カルシウムイオン / 蛍光色素 / イオンポンプ

研究概要

近年の神経生物学の研究から細胞の死に細胞内カルシウムイオン濃度の変動が関与していることが推測されているが、その機序の解明は始まったばかりである。本研究はパ-キンソン病において細胞死の起こる神経核である黒質の神経細胞をラット脳から単離し(あるいは培養の後)、ホ-ルセルパッチレコ-ディングによる細胞膜カルシウムチャネル電流の分析とカルシウムイオン濃度指示薬furaー2による細胞内カルシウムイオン濃度の光学的測定を行い、細胞内カルシウムイオン濃度の恒常性維持機構を研究した。実験には基底核神経細胞も比較のため用いた。これらの神経細胞では、膜脱分極に伴い膜電位依存性のカルシウムイオンチャネルが開き、細胞外液のカルシウムイオンが細胞内へ流入する。その量を膜電流量として記録測定する事ができた。このカルシウムイオンの流入にともない細胞内カルシウムイオン濃度の上昇が観察された。細胞内カルシウムイオン濃度の上昇は、流入カルシウムイオン量にほぼ比例しているが、流入カルシウムイオン量が大きくなると細胞内カルシウムイオン濃度の上昇が飽和する傾向が観察された。この脱分極刺激停止の後、細胞内カルシウムの濃度は約3から10秒の後に元のレベルに回復した。この回復過程は、温度依存性を示し、またこの回復過程がATPの阻害剤バナデイトや、水素イオンの濃度勾配を破壊するカルボニルサイアナイドにより阻害されることから、カルシウムイオンポンプによる汲み取りにより細胞内カルシウムイオン濃度が細胞外に較べて極めて低い濃度に保たれていることが推測された。また細胞外液のナトリウムイオン濃度を減少されると、細胞内カルシウムイオン濃度の回復が緩やかになることから、NaーCaイオン交換機構もこの回復過程に関与することが推測された。このように細胞内カルシウム濃度は、流入と汲み取りの間のバランスにより調節されていることが明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] 辰巳 仁史,片山 芳文: "ビデオ強化型高倍率顕微鏡の製作とラット中枢神経細胞成長錘の観察" 生物物理. Suppl31. S264 (1991)
• [文献書誌] 片山 芳文,辰巳 仁史: "モルモット小腸のアウェルバッハ神経叢の機能構築" 日本生理学雑誌. 53. 99-101 (1991)
• [文献書誌] 辰巳 仁史,片山 芳文: "神経回路形成の素過程" 自律分散システム・全体講演会論文集. 2. 59-62 (1992)
• [文献書誌] TATSUMI,H.;KATAYAMA,Y.: "REGULATION OF [Ca^<++>]_i IN VOLTAGEーCLAMPED NEURONS ISOLATED FROM THE NUCLEUS BASALIS MEYNERT." Jpn.J.Physiol. 41.Suppl. S162 (1991)
• [文献書誌] TATSUMI,H.;KATAYAMA,Y.: "CONFIGURATION AND ELONGATION OF GROWTH CONE FILOPODIA:STUDY USING VIDEOーENHANCED DIFFERENTIAL INTERFERENCE CONTRAST MICROSCOPY." Neuroscience Research. Suppl16. S47 (1991)