カルモデュリン依存性フォスファターゼ(カルシニューリン)による中枢神経可塑性制御

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08670053
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 松井 秀樹 岡山大学, 医学部, 教授 (30157234)
• 研究分担者: 陸 雲飛 岡山大学, 医学部, 助手 (60243458) ; 富澤 一仁 岡山大学, 医学部, 助手 (40274287) ; 森脇 晃義 岡山大学, 医学部, 講師 (10144742)
• キーワード: 脳の可塑性 / カルシニューリン / 脱リン酸化酵素 / キンドリング / シナプス長期増強 / シナプス長期抑圧 / 脳スライス / 免疫抑制剤

研究概要

細胞のシグナル伝達においてカルシウムイオンにより活性化されるリン酸化酵素(キナーゼ)の重要性は広く認められ、解析が進んでいる。一方、脱リン酸化酵素(フォスファターゼ)については未解決の点が非常に多い。我々はカルシウム・カルモデュリン依存性脱リン酸化酵素(カルシニューリン・以下CaN)に注目し、本酵素が脳とシナプスの可塑的変化に及ぼす作用を明らかにする目的で研究を行った。本研究を進めるに当たってFK506、シクロスポリンA(以下CysA)等の免疫抑制剤をCaNの特異的阻害剤として有効に利用した。
我々は本研究により以下の点を明らかにした。
1)キンドリング(実験てんかんモデル)ラット脳ではCaNの発現量が著明に増量し、FK506,Cys Aは海馬神経の長期増強(LTP)を濃度依存性に抑制する。
2)FK506,Cys Aはキンドリング形成時に生じる海馬苔状繊維の新生発芽を抑制し、キンドリング形成を強力に阻止する。しかもこの作用は可逆的である。
3)FK506,Cys Aは海馬錐体細胞のNMDA受容体を抑制し、シナプスのLTP(長期増強)を抑制する。しかし、脱増強(Depotentiation)は抑制しない。
以上のことはCaNが脳の可塑的変化と、それに引き続いておこるキンドリングてんかん形成に必須の役割を担うことを示している。さらにCaNがNMDA受容体活性調節に関与し、シナプスの伝達効率を変化させる作用をすることを示している。
今後はこの詳細な機構を分子生物学的な手法と電気生理学の手法を組み合わせてさらに解析して行く予定である。

研究成果

• [文献書誌] Moriwaki,A.,Matsui,H.et al.: "Immunosuppressant FK506 prevents mossy fiber sprouting induced by kindling stimulation." Neuroscience Research. 25. 191-194 (1996)
• [文献書誌] Lu,Y.-F.,Matsui,H.et al.: "Calcineurin inhibitors,FK506 and cyclosporin A,suppress the NMDA receptor-mediated potentials and LTP,but not depotentiation in the rat hippocampus." Brain Research. 729. 142-146 (1996)
• [文献書誌] Lu,Y.-F.,Matsui,H.et al.: "FK506,a Ca^<2+>/calmodulin-dependent phosphatase inhibitor,inhibits the induction of long-term potentiation in the rat hippocampus." Neuroscience Letters. 205. 103-106 (1996)
• [文献書誌] Tomizawa,K.,Matsui,H.et al.: "Localization and developmental changes in the neuron specific Cdk5 activator (P35^<nck5a>) in the rat brain." Neuroscience (Official Journal of IBRO). 74. 519-529 (1996)