神経終末端における発芽形成の機構の解析

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63480105
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 久野 宗 京都大学, 医学部, 教授 (50142295)
• 研究分担者: 八尾 寛 京都大学, 医学部, 助手 (00144353) ; 高橋 智幸 京都大学, 医学部, 講師 (40092415)
• キーワード: 運動ニュ-ロン / 神経筋接合部 / 発芽 / 可塑性 / 筋肉 / ペプチド / 軸索輸送

研究概要

神経終末端に形成される発芽はシナプスの伝達機能の可塑的変化の形態的基盤と仮定されている。この仮定を検討するために、成熟ラットの下肢の座骨神経の伝導をテトロドトキシンの局所的投与によって慢性的にブロックし、下肢麻痺筋の運動神経終末端に発芽を形成させ、その神経筋接合部における伝達物質の放出量を終板電位の素量子解析によって定量した。神経伝導を6日間ブロックすると、下肢の長指伸展筋(EDL筋)の約35%の運動神経終末端に発芽が形成された。これらの神経筋接合部において素量子解析を実施した後、その筋線維を蛍光色素でラベルしてその運動神経終末端を形態的に観察した。神経伝導を6日間でロックすると、その運動神経終末端の発芽形成の有無に関係なく伝達物質の放出量は正常より一様に有意に増加した。発芽形成を示した神経終末端の全長は正常終末端の全長より有意に拡大したが、終末端の全長と伝達物質の放出量の間に相関性は見られなかった。これらの結果から、不動化筋に発現する運動神経終末端の発芽形成と伝達物質の放出促進の間には因果関係が存在しないと結論される。研究代表者らは不動化筋に発現する運動神経終末端の発芽形成はカルシトニン遺伝子関連ペプチド(CGRP)の投与によって抑制されることを1988年に報告した。これは内因性CGRPが運動ニュ-ロンの細胞体からその終末に輸送され、神経筋接合部において一種の栄養因子的効果を示すことを示唆する。この可能性を検討するために、酵素免疫法によるCGRPの定量法を開発し、このペプチドの軸索輸送の有無と神経、筋における分布を測定した。CGRPは座骨神経に約200pg/2mmの濃度で存在し、また筋に検出されたCGRPの95%は神経由来であることが明らかになった。さらに、CGRPは運動神経においても感覚神経においても1時間に約1mmの速度で細胞体から末梢に輸送されることが観察された。

研究成果

• [文献書誌] TSUJIMOTO,T.& KUNO,M.: "Calcitonin gene-related peptide prevents disuse-induced sprouting of rat motor nerve terminals." Journal of Neuroscience. 8. 3951-3957 (1988)
• [文献書誌] KASHIHARA Y.SKAGUCHI,M.& KUNO,M.: "Axonal transport of CGRP in rat perpheral nerve." Neuroscience Research. Suppl.9. S124 (1989)
• [文献書誌] KUNO M.,TSUJIMOTO,T.& UMEMIYA,M.: "Disparity of terminal sprouting and functional plasticity induced by prolonged disuse at neuromuscular junctions." Biomedical Research. Suppl.2. 155-157 (1989)
• [文献書誌] MANABE,T.,KANEKO,S.& KUNO,M.: "Disuse-induced enhancement of Ia the rat." Journal of Neuroscience. 9. 2455-2461 (1989)
• [文献書誌] KASHIHARA,Y.,SAKAGUCHI,M.& KUNO,M.: "Axonal transport and distribution of endogneous calcitonin gene-related peptide in rat peripheral nerve." Journal of Neuroscience. 9. 3796-3802 (1989)
• [文献書誌] TSUJIMOTO,T.UMEMIYA,M.& KUNO,M.: "Terminal sprouting is not responsible for enhanced transmitter release at disused neuromuscular junctions of the rat." Journal of Neuroscience. 10. (1990)
• [文献書誌] KUNO,M.: "Target-dependence of the survival and electrophysiological properties of spinal motoneurons in the mammal.In:The Current Status of Peripheral Nerve Regeneration." Alan R.Liss,Inc.,New York, 11 (1988)
• [文献書誌] KUNO,M.& TSUJIMOTO,T.: "Terminal sprouting and functional plasticity at neuromuscular junctions.In:Brain Signal Transducition and Memory." Academic Press,Inc.,Tokyo, 10 (1989)