グルタミン酸によってコンダクタンスが低下する網膜双極細胞のシナプス機構

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04454140
• 研究機関: 慶応義塾大学
• 研究代表者: 金子 章道 慶應義塾大学, 医学部, 教授 (00051491)
• 研究分担者: 渡辺 修一 慶応義塾大学, 医学部, 専任講師 (60138120)
• キーワード: 双極細胞 / グルタミン酸 / Gタンパク / パッチクランプ / プロテインキナーゼC / cyclic GMP / GTP

研究概要

視細胞は光刺激に対し過分極応答を示すが、双極細胞には脱分極する細胞(ON型)と過分極する細胞(OFF型)がある。視細胞の伝達物質L-グルタミン酸(glu)は暗時に放出されており光で放出が減少する。ON型双極細胞は光に対しコンダクタンス増加を伴う脱分極応答を示す。従ってgluはON型双極細胞のコンダクタンスを低下させ過分極を引き起こすはずである。本研究ではこの点を検討するためにネコ網膜からパパイン処理で双極細胞を単離しパッチクランプ法(whole cell clamp)で記録した。
1mM cGMPと1mM GTPを含む液を詰めたパッチ電極を用いて-40mVに電圧固定すると、約90%の細胞(N=159)では内向き電流が発生し、数分で最大(約50pA)となり持続した。このような細胞にglu(100μM)を投与するとコンダクタンス減少を伴って内向き電流は減少し見かけ上外向き電流が記録された(逆転電位は0mV)。少数(<10%)の細胞では持続性内向き電流は観察されず、gluの投与ではコンダクタンス増加を伴う内向き電流が発生した(逆転電位は0mV)。杆体から入力を受ける双極細胞(ON型)は抗プロテインキナーゼC抗体(抗PKC抗体)に対し陽性の免疫反応を示すことが報告されている。そこでコンダクタンス減少を伴うglu応答を示す細胞がPKC免疫反応陽性であるかどうかを調べた。多くは陽性であったが陰性でもコンダクタンス減少を伴うglu応答を示す細胞が観察された。従ってコンダクタンス減少を伴う応答の発生にPKCが直接関与しているとは考えられない。ON型双極細胞のglu応答発生にはcGMP、GTPが必須で、Phosphodiesterase阻害剤投与で応答が変化するという報告もある。従ってON型双極細胞の応答発生はGタンパクと共役した機構によると考えられ、視細胞の機構と酷似しているといえる。今後分子的機構を含め詳細に解析を進めたい。

研究成果

• [文献書誌] 倉橋 隆・金子 章道: "嗅細胞の匂い情報変換とcAMP感受性イオンチャネル" 実験医学10、(No.6)増刊「イオンチャネルとレセプター」. 212-219 (1992)
• [文献書誌] Ueda,Y.,Kaneko,A.& Kaneda,M.: "Voltage-dependent ionic currents in solitary horizontal cells isolated from the cat retina." J.Neurophysiol.68. 1143-1150 (1992)
• [文献書誌] Downing.J.E.G.& Kaneko,A.: "Cat retinal ganglion cells show transient responses to acetylcholine and sustained responses to L-glutamate." Neurosci.Lett.137. 114-118 (1992)
• [文献書誌] Shu-Ichi Watanabe and Motohiko Murakami: "Phototransduction in Cones as Examined in Excised Membrane Patch" Japanese Journal of Physiology. 42. 309-320 (1992)
• [文献書誌] 河村 悟・金子 章道: "視覚の分子機構 -網膜-" 分子神経科学の最先端 厚生社.
• [文献書誌] Kurahashi,T.& Kaneko,A.: "Gating properties of the cAMP-gated channel in toad olfactory receptor cells." J.Physiol.