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キンギョ網膜のON型双極細胞は、中枢神経系の神経細胞としては特異的にシナプス前終末部が大きい。そこで、網膜から単離した双極細胞を用いて、脱分極から伝達物質の放出にいたる過程を調べた。双極細胞にパッチクランプ法とフラ2による細胞内遊離Caイオン濃度測定法を適用すると共に、伝達物質の放出はグルタミン酸に高感受性の神経細胞を用いて電気生理学的にバイオアッセイした。
脱分極によって活性化されるCaチャネルは、高閾値型・ジヒドロピリジン感受性型であった。細胞内遊離Caイオン濃度の測定から、このCaチャネルはシナプス前終末部に局在していることが明らかになった。静止状態では、Caチャネルを介する微量のCaイオン流入と形質膜のCaポンプによるCaイオンの排出がつりあうことによって、シナプス前終末部の細胞内遊離Caイオンの基底濃度が決定されていた。脱分極によってCaチャネルを活性化させると、シナプス前終末部内における遊離Caイオン濃度は急速に上昇した。細胞内遊離Caイオン濃度の増加量はCaイオンの流入量の1%以下と極めて僅かであり、このような緩衝作用はCa結合タンパク質のような物質によって担われていることが示唆された。膜電位を再分極させると、Na/Ca交換機構とCaポンプの働きによってCaイオンが細胞外に排出され、緩やかに基底濃度に回復した。細胞内Ca貯蔵部位は、細胞内遊離Caイオン濃度の制御に積極的に関与しているとの証拠は得られなかった。双極細胞を脱分極させると、興奮性アミノ酸(おそらくグルタミン酸)が放出された。この放出はCa依存性であり、ジヒドロピリジン系のCaチャネル阻害剤で阻止されたが、ω-コノトキシン系のCaチャネル阻害剤では阻止されなかった。したがって、双極細胞からの興奮性アミノ酸の放出は、ジヒドロピリジン感受性型Caチャネルを介するCaイオンの流入が引き金になっていると結論した。
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