中枢神経回路形成期におけるシナプス競合および脱落のメカニズムの解明

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11170240
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 鍋倉 淳一 九州大学, 大学院・医学研究院, 助教授 (50237583)
• キーワード: ガンアミノ酪酸 / 抑制性神経回路 / トランスポーター / クロールイオン / カチオン / 発達 / 聴覚

研究概要

抑制性神経回路の発達変化の制御についての研究は、技術的な制約のため殆どない。そこで聴覚系外側上オリーブ核に入力する抑制性回路を用いて、神経活動による抑制性神経回路機能の発達制御を外側上オリーブ核から急性単離した神経細胞にグラミシジン穿孔パッチ法を適用して検討した。この核に対する主要伝達物質であるグリシンは、生後1週目までは活動電位を伴う興奮性応答を引き起こし、生後2週目には細胞の過分極を伴う抑制性に発達変化した。この興奮から抑制性への変化は発達に伴う細胞内Cl^-濃度の減少によることが明らかとなった。この細胞内Cl^-濃度の発達減少のメカニズムとして、幼若期には細胞内外のNa^+濃度差に依存したCl^-の取り込みがあるために細胞内Cl^-濃度は高く保たれている。発達に伴い、細胞内外のK^+濃度差に依存したCl^-の汲みだし機構が機能的に発現するために細胞内Cl^-濃度は低くなる。この結果とCl^-汲みだしおよび取り込み機構はフロセマイドによってブロックされることから、2種類のカチオン-Cl^-トランスポーター(K^+-Cl^-cotransporter(KCC)とNa^+,K^+-Cl^-cotransporter(NKCC))機能の発達変化による細胞内Cl^-濃度の低下が、グリシンの興奮性から抑制性への変化の原因であることが判明した。この細胞内Cl^-濃度調節機構の発達変化は聴覚発生直前に内耳を破壊し、聴覚依存性入力を遮断すると抑制され、神経細胞に特異的に発現しているKCC2mRNAの発現が内耳破壊動物では成熟後も障害された。特に、同側内耳破壊によって聴覚依存性グルタミン酸作動性入力を遮断した動物では細胞内Cl^-濃度調節機構の発達障害は著明であった。以上の結果から、抑制性伝達物質応答は神経回路入力活動、特に発達期の興奮性入力によって制御されていることが判明した。

研究成果

• [文献書誌] Kakazu,H.,Uchida,S.,Nakagawa,H.,Akaike,N.,& Nabekura,J.: "Revesibility andlon Selectiveity of K^+-Cl^- cotransport in the CNS Neurons."Journal of Neurophysiology. 84. 281-288 (2000)
• [文献書誌] Furukawa,Y.,Okada,M.,Akaike,N.,Hayashi,H & Nabekura,J.: "Reduction of voltage dependent Mg^<2+> block of NMDAreceptor mediated response after in vivo axonal injury."Neuroscience. 96. 385-392 (2000)
• [文献書誌] Rhee,J.S.,Wang.J.M.Nabekura,J.,Inoue,K.,& Akaike,N.: "ATP facilitates spontaneous glycinergic IPSCs frequency at dissociated dorsal horn interneurone synapses."Journal of Physiology. 524. 471-483 (2000)
• [文献書誌] Uchida,S.,Akaike,N.& Nabekura,J.: "D2 Dopamine receptoractivation of inward rectifying K+ channel in rat substantia nigra neurons."Neuropharmacology. 39. 191-201 (2000)
• [文献書誌] Noda,M.,Nakanishi,H.,Nabekura,J.& Akaike,N.: "AMPA-kainate subtypes of glutamate receptorin rat cerebral microglia."Journal of Neuroscience. 20. 251-258 (2000)
• [文献書誌] Omura,T.,Nabekura,J.& Akaike,J.: "Intracellular pathways of V1 & V2 receptors activated by arginine vasopressin in rat hippocampal neurones."Journal of Biological Chemistry. 274. 32762-32770 (1999)
• [文献書誌] Kakazu,Y.,Akaike,N.Komiyama,& Nabekura,J.: "Regulation of intracellular Cl^- by cotransporters in developing lateral superior olive neurons."Journal of Neuroscience. 19. 2843-2851 (1999)
• [文献書誌] Nabekura J,Xu TL,Rhee JS,Li,J,& Akaike N.: "Alpha2 adrenoceptor mediated enhancement of glycine response in rat sacral commisural neurons."Neuroscience. 89. 29-41 (1999)
• [文献書誌] Uki,M.,Nabekura,J.& Akaike,N.: "Inhibitory action of steroid on nicotinic ACh response in rat superior cervical ganglionic neurons."Journal of Neurochemistry. 72. 808-814 (1999)
• [文献書誌] Witt,MR.,Poulsen,CF.,Lukensmejer,B.,Nabekura,J.Akaike,N.,& Nielsen,M.: "Structural requirements for the interaction of unsaturated free fatty acids with recombinant human GABA_A receptorcomplex."Ann NY Acad Sci.. 868. 697-700 (1999)