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小脳におけるシナプス可塑性は運動学習の基盤と考えられており、平行線維・プルキンエ細胞間のグルタミン酸作動性興奮性シナプスで起る長期抑圧、抑制性介在神経細胞・プルキンエ細胞間のGABA作動性シナプスで起る脱分極依存性増強等が知られている。シナプス可塑性は、持続時間が短く新たな転写に依存しない初期相と新たな転写誘導に依存し数時間以上持続する後期相に分けられる。本研究では、これらシナプス可塑性後期相の発現・維持機構を、小脳神経細胞の培養系において、シナプス伝達の単位であるシナプス小胞1個に対する応答であるmEPSCの計測を行うことにより解析した。長期抑圧に関しては、カルシウム・カルモジュリン依存性脱リン酸化酵素のカルシニューリンを阻害すると、長期抑圧後期相と同様のmEPSCの大きさの減少が起こった。このカルシニューリンによるmEPSCの減少は、長期抑圧後期相と同じ薬剤感受性を示し、また長期抑圧後期相を起こらなくした。また、恒常的活性型カルシニューリンをプルキンエ細胞核内で発現させると、長期抑圧後期相は起こらなくなった。さらに、後期相を誘導する刺激により、プルキンエ細胞内で活性酵素が増加し、それがカルシニューリン活性を抑制することにより、長期抑圧後期相が引き起こされることを示唆する結果も得られた。また、抑制性介在神経細胞・プルキンエ細胞間のGABA作動性抑制性シナプスにおける脱分極依存性増強については、その全時間経過を決める実験を行い、新規の転写に依存した後期相が1日以上持続することを明らかにした。また、長期抑圧の後期相はプルキンエ細胞のグルタミン酸応答性の低下によっていたが、脱分極依存性増強後期相においては、はプルキンエ細胞のGABAに対する応答性の増大の他にシナプス前細胞からのGABA放出の増大も起こっている可能性が示唆された。
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