発達脳におけるシナプス淘太と機能成熟に関与する細胞間情報伝達物質

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12053226
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 狩野 方伸 金沢大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (40185963)
• 研究分担者: 田端 俊英 金沢大学, 大学院・医学系研究科, 助手 (80303270)
• キーワード: 生後発達 / 小脳 / プルキンエ細胞 / 登上線維 / 多重支配 / シナプス除去 / 共培養 / スライス

研究概要

本研究では、発達期小脳でみられる登上線維シナプス除去と機能成熟に関与する新たな細胞間情報伝達物質の同定を目標にしている。このため、ethylene-vinylacetate copolymer(Elvax)法を用いて、発達期マウス小脳に薬物を持続投与する実験を行なった。薬物とElvaxを溶媒により混合し、微小ブロックを作製し、生後10日前後のマウスの小脳表面に植え込んだ。マウスを生後30日程度まで成長させ、小脳スライスを作製した。プルキンエ細胞からwhole-cell patch-clampを行ない、登上線維を電気刺激して、プルキンエ細胞が何本の登上線維によって支配されているかを調べた。本年度は、インシュリン様増殖因子(IGF-1)とインターロイキン6(IL6)の効果を検討した。IGF-1を生後12日以降の小脳に局所投与しても効果がなかったが、生後8日から投与すると登上線維多重支配の残存が認められた。反対にIGF-1とその受容体の機能阻害抗体を生後8日から投与すると、多重支配を受けるプルキンエ細胞の比率が有意に減少し、登上線維シナプス応答が減弱した。これらから、IGF-1は生後8日から12日の間の登上線維シナプス発達に関与することが明らかになった。また、生後12日以降のIL6の持続投与により、登上線維多重支配の残存が認められるという予備的な結果が得られた。
また、登上線維の起始核の下オリーブ核と小脳皮質を共培養し、登上線維-プルキンエ細胞シナプスをin vitroで形成させる系の開発を行なった。プルキンエ細胞を先行して単離培養し、2〜3目後に下オリーブ核スライスをのせる方法により、登上線維の急速な伸展を観察することが可能となった。また伸展しつつある登上線維をgene gunによる蛍光色素打ち込み技術によって標識し、レーザー共焦点顕微鏡でコマ撮り撮影することが可能になった。

研究成果

• [文献書誌] T.Ohno-Shosaku: "Endogenous cannabinoids mediate retrograde signals from depolarized postsynaptic neurons to presynaptic terminals"Neuron. 29. 729-738 (2001)
• [文献書誌] A.W.McGee: "PSD-93 knock-out mice reveal that neuronal MAGUKs are not required for development or function of parallel fiber synapses in cerebellum"J.Neurosci. 21. 3085-3091 (2001)
• [文献書誌] M.Miyata: "Deficient long-term synaptic depression in the rostral cerebellum correlated with impaired motor learning in phospholipase C β4 mutant mice"Eur.J.Neurosci.. 13. 1945-1954 (2001)
• [文献書誌] T, Maejima: "Presynaptic in hibition caused by retrograde signal from metabotropic glutamate to cannabinoid receptors"Neuron. 31. 463-475 (2001)
• [文献書誌] T, Maejima: "Endogenous cannabinoid as a retrograde messenger from depolarized postsynaptic neurons to presynaptic terminals"Neurosci.Res.. 40. 205-210 (2001)
• [文献書誌] K.Hashimoto: "Roles of glutamate receptor δ2 subunit (GluRδ2) and metabotropic glutamate receptor subtype 1(mGluR1) in climbing fiber synapse elimination during postnatal cerebellar development"J.Neurosci.. 21. 9701-9712 (2001)
• [文献書誌] K.Hashimoto: "Roles of phospholipase C β4 in synapse elimination and plasticity in developing and mature cerebellum"Mol.Neurobiol.. 23. 69-82 (2001)
• [文献書誌] T.Tabata: "Heterogeneous intrinsic firing properties of vertebrate retinal ganglion cells"J.Neurophysiol.. 87. 30-41 (2002)
• [文献書誌] T.Yoshida: "The cannabinoid CB1 receptor mediates retrograde signals for depolarization-induced suppression of inhibition in cerebellar Purkinje cells"J.Neurosci.. 22. 1690-1697 (2002)
• [文献書誌] M.Kano: "Retrograde signaling at central synapses via endogenous cannabinoids"Mol.Psychiatry. 7(in press). (2002)
• [文献書誌] T.Ohno-Shosaku: "Cooperative endocannabinoid production by neuronal depolarization and group I metabotropic glutamate receptor activation"Eur. J. Neurosci.. (in press). (2002)
• [文献書誌] 橋本浩一: "小脳シナプス可塑性の分子機構"神経研究の進歩. 49. 249-260 (2001)
• [文献書誌] 橋本浩一: "小脳プルキンエ細胞におけるシナプス可塑性とカルシウム"Clinical Calcium. 11. 1432-1439 (2001)
• [文献書誌] 少作隆子: "脳内カンナビノイド受容体とシナプス伝達調節"脳の科学. 23. 1000-1002 (2001)
• [文献書誌] 橋本浩一: "発達脳におけるシナプス除去のメカニズム"医学のあゆみ. 199. 531-534 (2001)
• [文献書誌] 前島隆司: "カンナビノイド受容体と逆行性シグナル伝達"Clinical Neuroscience. 19. 1431 (2001)