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脳内の主要なグリア細胞であるアストロサイトの形態は神経細胞に比肩する複雑さを持ち、その構造は進化と共に複雑さを増すことからも機能的重要性が示唆される。しかしアストロサイトの構造機能連関に関する知見は乏しく、それが故にアストロサイトの機能発現機構の多くが謎に包まれたままとなっており、解明が急務の課題である。本研究では生化学的手法と顕微鏡法を併せ、アストロサイトの構造機能連関の解明を試みた。
アストロサイトの機能にはギャップ結合情報伝達を担うコネキシンCx43が非常に重要であることが知られているが、その生理学的な調節機構については多くが謎に包まれてきた。そこで本研究ではCx43の制御機構を薬理学的・生化学的に解析した。ここから、「神経調節物質」の一つであるノルアドレナリンがCx43のリン酸化と細胞内局在を持続的に調節していることが明らかとなった。これはノルアドレナリンが神経細胞に加えグリア細胞であるアストロサイトの機能を調節していることを示唆するものとなった。ここで、脳内ノルアドレナリン伝達系の不調は種々の精神疾患の原因とされていることから、上記の結果はこれらの生理学・病理学・薬理学の機序にアストロサイトの関与を示唆する結果となった。
また、アストロサイトの機能を考える上で、細胞膜内外における水の可視化が非常に重要となるが、これまでそれを実現する手法の欠如から知見が限られてきた。このような現状を克服しアストロサイトの構造機能連関の謎に迫るため、新たな顕微鏡法の開発を試みた。ここから、多光子現象であるSHG顕微鏡により形質膜の特異的な可視化が可能となり、また、CARS顕微鏡の応用により生きた細胞内外の水の状態を可視化できることが明らかとなった。今後はこれらの顕微鏡技術を合わせたマルチモダル多光子顕微鏡の応用により、アストロサイトの構造機能連関の解明が更に進むものと期待される。
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