延髄孤束核における神経ネットワーク構成とその生後分化の機能解析

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12680780
• Research Institution: Wakayama Medical University
• Principal Investigator: 河合 良訓 和歌山県立医科大学, 医学部, 助教授 (80211861)
• Keywords: 孤束核 / GABA / 局所回路 / シナプス除去 / 受容体 / 呼吸循環

Research Abstract

これまで成獣孤束核で明らかにしてきた、ニューロンの形態とシナプス結合様式の明瞭な分化傾向は、生直後には見られず、生後1週を境界に急激に完成されることを最近見出したので、グルタミン酸性およびGABA性シナプス結合様式の変化の実態を機能形態解析することを研究の自的とした。このシナプス結合様式の生後変化は特定のニューロンにおいてグルタミン酸性シナプスおよひGABA性シナプスの形成と消失が起こっていることを示唆しており、シナプス前要素側での軸索側枝の形成および退縮、シナプス後要素側でのグルタミン酸受容体およびGABA受容体のサブユニット構成変化を反映する可能性等を解析した。これまで特定のニューロンにおいて生後1週を境にGABA性シナプス活動が消失することを示してきたが、このGABA性シナプス応答はその特異的阻害剤実験からGABA_Aタイプの受容体を介することを明らかとした。この現象の分子的機序として、GABA_A受容体のサブユニット構成のシナプス後要素ニューロン細胞膜上の発現変化をその可能性について、in situ hybridization組織化学法と免疫電顕法の2つの手法を用いて検討した。
GABA_A受容体は、主にα1-6、β1-3、γ1-3のサブユニットの内から脳内において部位特異的に数個のサブユニットの組み合わせを取りながら、塩素イオンに対するチャネルを形成している。このうち、γサブユニットはこれらのチャネルをシナプス後膜に繋ぎ止めておくのに重要な役割を果たしていることが報告されている。また、γサブユニットと細胞内骨格蛋白の間を橋渡しする分子gephyrinも同定されているので、γサブユニットおよびgephyrinに注目し、生直後の特定のニューロンにおいてこれらの遺伝子の発現変化が起こっているのかどうかを、in situ hybridization組織化学法によって確認した。その結果、小型ニューロンにおいて、生後6日を境に、GABA性シナプス活動の特異的消失に伴って、γ1サブユニットの発現の完全停止、また軸索・細胞体シナプスの劇的減少が確認された。

Research Products

• [Publications] Kawai Y, Senba E.: "Electrophysiological and morphological characterization of cytochemically-defined neurons in the caudal nucleus of tractus solitarius of the rat"Neuroscience. 89. 1347-1355 (1999)
• [Publications] Kawai Y, Senba E.: "Postnatal differentiation of local networks in the nucleus of the tractus solitarius"Neuroscience. 100. 109-114 (2000)
• [Publications] Kawai Y, Senba E.: "Morphological and electrophysiological properties of nucleus tractus solitarii neurons projecting to ventrolateral medulla"Brain Res. 877. 374-378 (2000)
• [Publications] 河合良訓: "延髄孤束核における局所神経ネットワークの生後分化とそのメカニズム"自律神経. 38(3). 264-269 (2001)