大脳皮質視覚野の生理機能発達

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12210014
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 津本 忠治 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (50028619)
• 研究分担者: 内山 安男 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (10049091) ; 祖父江 憲治 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (20112047)
• キーワード: 大脳 / 視覚野 / 発達 / 神経栄養因子 / 眼優位円柱 / シナプス / 長期抑圧 / カテプシンD

研究概要

本研究は大脳皮質の神経回路が如何にして形成され機能するかを明らかにすることをめざしている。本年度は、a)眼優位円柱の発達はかなりの程度シナプス入力に依存していると考えられているが、この眼優位円柱の入力依存的発達メカニズムの解明、b)円柱状構造の発達には異所性投射細胞の退行や細胞死を伴うことが知られているが、なぜそのような神経細胞死が起きるかのメカニズム解明及びC)円柱状構造の形成にはシナプス機能の発達が不可欠と思われるがそのプロセスにおけるシナプス受容体機能の発達メカニズムの解明をめざした。その結果、以下の知見を得た。
1)脳由来神経栄養因子(略称BDNF)は神経活動に応じて、シナプス前部よりシナプス後細胞に移〓することを見いだした。
2)BDNFノックアウトマウスから作成したスライス標本では通常はシナプス長期抑圧を生じない刺激で長期抑圧を生じた。この長期抑圧は外からBDNFを投与することによってレスキューすることができた。
3)PSD scaffold蛋白質(PSD足場蛋白質)であるPSD-Zip45のシナプス局在が、NMDAレセプターと電位依存性Ca^<2+>チャネルにより、異なったダイナミック制御を受けていることを見い出した。
4)カテプシンD欠損マウス網膜の生後発達を解析した。解析の結果、外顆粒層の細胞の細胞死はカスパーゼ-9と3に依存する典型的なアポトーシスであるが、内顆粒層の細胞の細胞死はミクログリアでiNOSが誘導され、その結果放出されるNOによる死であることが分かった。

研究成果

• [文献書誌] Kohara K, Kitamura A, Morishima M, Tsumoto T: "Activity-dependent transfer of brain-derived neurotrophic factor to postsynaptic neurons"Science. 291. 2419-2423 (2001)
• [文献書誌] Katoh-Semba, R., Takeuchi, I.K., Inaguma, Y., Ichisaka, S., Hata, Y., Tsumoto, T., Iwai, M., Mikoshiba, K., Kato, K.: "Induction of brain-derived neurotrophic factor by convulsant drugs in the rat bran : Involvement of voltage-dependent calcium channels"J.Neurochem.. 77. 71-83 (2001)
• [文献書誌] Jiang, B., Akaneya, Y., Ohshiina, M., Ichisaka, S., Hata, Y., Tsumoto, T.: "Brain-derived neurotrophic factor induces long-lasting potentiation of synaptic transmission in visual cortex in vivo in young rats, but not in the adult"Europ.J.Neurosci. 14. 1219-1228 (2001)
• [文献書誌] Okabe S., Urushido T., Konno D., Okado H., Sobue K.: "Rapid redistribution of the postsynaptic density protein PSD-Zip45 (Homer 1c) and its differential regulation by NMDA receptors and calcium channels"J.Neursci.. 21. 9561-9571 (2001)
• [文献書誌] Konno D., Usui S., Hori K., Sobue K.: "Isolation and characterization of postsynaptic density-enriched leucine-zipper-containing protein (PSD-Zip70)"J.Biol.Chem.. (in press). (2002)
• [文献書誌] Nakanishi, H., Zang, J., Koike, M., Nishioku, T., Okamoto, Y., Kominami, E., Figura, K.v., Peters, C., Yamamoto, K., Saftig, P., Uchiyama, Y.: "Involvement of nitric oxide release from microglia/macrophages in pathological changes of cathepsin D-deficient mice"J.Neurosci.. 21. 7526-7533 (2001)