再生過程にある神経筋接合部のシグナル機構について―加齢による影響―

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12670018
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 川渕 優 九州大学, 医学研究院, 教授 (80037449)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 倉岡 晃夫 九州大学, 医学研究院, 助手 (30253412) ; 平田 和穂 九州大学, 医学研究院, 助手 (00037425)
• Keywords: 免疫組織化学 / 加齢 / 神経再生 / シュワン細胞 / 神経筋接合部 / 神経栄養物質 / アセチルコリン受容体

Research Abstract

神経筋接合部(neuromuscular junction, NMJ)の発育や再生のさい、agrin, neuregulin, glial cell line-derived neurotrophic facor (GDNF)は終末軸索,終末シュワン細胞、後シナプス部位の筋線維膜[アセチルコリン受容体(acetylcholine receptors, AChRs)やdystrophinで構成される]、細胞外基質(基底膜を含む)間の細胞間相互作用に介在する。我々の従来の研究により、坐骨神経の圧挫損傷後、老年筋(24月齢)におけるNMJの再生過程では終末シュワン細胞に損傷と遷延性の形成不全、およびAChR部位に形成異常が見出された。本研究ではこれらの変化と細胞間シグナル機構との関連を検索する。本年度には坐骨神経圧挫損傷後、ヒラメ筋切片を作成し、軸索、シュワン細胞、AChR部位を組織化学的に標識し、次のシグナル物質の標識とNMJの再生変化との関連について共焦点レーザー顕微鏡下で解析した[neuregulinとその受容体(erB2, erB3, erB4), GDNF、dystrophin]。観察は術後の4-12週、再生軸索がNMJに到達し、NMJの再生が進展する時期に行なった。
結果(1)。neuregulinは再生軸索の全長に分布し、成長円錐または終末に至る。erB2とGDNFは前シナプス部位(シナプスひだと終末シュワン細胞)に局在する。若年モデル(4月齢)ではneuregrin、erB2、GDNFのいづれも再生の途中で一過性に発現が強まるが老年モデルでは発現の遅れと形成不全がみられる。
結果(2)。dystrophinの発現は若年モデルでは再生の途中で一過性に強まるが、老年モデルではdystrophin陽性部位の形成異常が認められる。またこの部位に共存するAChRsは分布異常や喪失を示す。以上の結果から加齢により前シナプス(終末軸索、終末シュワン細胞)と後シナプス部位間の構造的分化や相互作用はNMJの再生つまり、生理学的機能の回復に重要であることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] K.Hirata et al.: "Heme oxygenase 1(HSP-32) is induced in myelin-phagocytosing Schwann cellsof injured sciatic nerves in the rat"European Journal of Neuroscience. 12. 4147-4152 (2000)
• [Publications] J-W.He et al.: "AN improved method for avulsion of lumbar nerve roots as an experimental model of nitric oxide-mediated neuronal degeneration"Brain Research Protocols. 5. 223-230 (2000)
• [Publications] M.Kawabuchi et al.: "Morphological features of nerve terminal degeneration as part of the remodeling process in the motor endplate in adult muscles"Ultrastructural Pathology. 24. 279-289 (2000)
• [Publications] M.Kawabuchi et al.: "The spatiotemporal relationship among Schwann cells, axons and postsynaptic acetylcholine receptor regions during muscle reinnervation in aged rats"Anatomical Record. 264. 183-202 (2001)
• [Publications] Zhou et al.: "Age difference in morphological patterns of axonal sprouting and multiple innervation of neuromuscular junctions during muscle reinnervation following nerve crush injury"Annals of Anatomy. (発表予定).