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本研究は、我々が独自に発見したカルシウム依存性KチャネルであるBKチャネルの新しい軸索内局在に基づき、軸索BKチャネルの軸索機能における役割を明らかにし、新規の軸索内情報処理機能の可能性について探求することを目的としている。これまで有髄神経軸索は、樹状突起と細胞体で統合された情報に基づき生成された活動電位を忠実に伝えるケーブルとして捉えられてきた。しかし我々は小脳プルキンエ細胞において、カルシウム依存性BKチャネルが有髄軸索に局在すること、またカルシウムの変動が観察されることを見出した。これらの結果は、有髄軸索においてもダイナミックな活動電位の処理が行われる可能性を示唆している。
軸索BKチャネルの機能と意義を明らかにする目的で、平成２６年度には、小脳スライスを用いた電気生理学実験を行い、軸索に局在するBKチャネルは、軸索内活動電位の高頻度発火を助け、活動電位伝搬の忠実性を支持していることを明らかにした。この成果はJournal of Neuroscience誌に発表した。
平成２７年度には引き続き薬理学および電気生理学実験を行い、軸索に発現するカルシウムチャネルがT型カルシウムチャネルであることを示唆する結果を得ている。またこの結果を別の手法で検討するために、Austriaの重本博士と共同研究を開始し、凍結割断レプリカ免疫染色法を用いた軸索カルシウムチャネルの同定を試みている。また、軸索におけるグリオトランスミッターを介した活動電位可塑性の検討については、現在、電気生理学的記録に適した処理法を検討中である。しかしこれまでの脳虚血モデルを用いた実験から、軸索BKチャネルの減少は特異的であり、軸索に局在する他のチャネルへの影響が少ないことが明らかになっている。今後これらの点についてさらなる検討を行い、軸索における活動電位制御のメカニズムとその可塑性について明らかにしていく。
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