シナプス抑圧を制御するカルシウム遊離機構の分子的背景

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13480266
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 加藤 伸郎 京都大学, 医学研究科, 助教授 (10152729)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉浦 重樹 奈良県立医科大学, 総合研究施設部, 助教授 (40179130)
• Keywords: 細胞内カルシウム / カルシウム遊離 / カルシウム放出 / 大脳皮質 / カリウムチャネル / カルシュムチャネル / IP3受容体

Research Abstract

シナプス刺激によるポスト側の細胞内カルシウム上昇が大きければシナプス増強(LTP)が起こり、少量の上昇ではシナプス抑圧(LTD)が起こるという説が、カルシウムとシナプス可塑性との関係について言われている。しかし、これまでの私たちやその他の研究グルーブの研究に基づけば、単にカルシウムの量だけに依存しないメカニズムがあると考えざるを得ない。そこで、LTDが誘導される範囲で、シナプスの刺激周波数と細胞内カルシウム上昇量の関係を調べ、更に薬剤を用いて、細胞内のカルシウム動態を変化させることでLTDの誘導性がどのように変化するかを検討した。生後3週ごろのラットより海馬のスライスを作り、CA1にてfield EPSPを記録した。LTD誘導の刺激として、0.5Hz、1Hz、2Hzの3種類を与えた。通常の外液中では、1Hzの刺激でLTDが最大であったが、カルシウム上昇量は、周波数にほぼ比例して増えていた。細胞内カルシウムストアからカルシウムの放出を促すカフェインを含んだ外液中では、0.5Hzでも1Hzと同じ程度の抑制が見られるようになった。しかし、カルシウムの上昇量については、コントロールと差がなかった。細胞内からのカルシウム放出がLTD誘導を起こす役割を担っているということが示唆された。次に、細胞外からのカルシウム流入を阻害した。L-typeカルシウムチャネルを阻害すると、0.5HzでLTDが誘導され、カルシウム上昇は0.5Hz刺激にて減少した。カルシウム流入はLTD誘導を抑制していることが示唆された。一方、2Hz刺激では、誘導されるLTDの程度がカルシウム上昇に相関していた。シナプス可塑性とカルシウム濃度の関係においては、カルシウムソースに依存する機構とカルシウム濃度に依存する機構が存在し、シナプス可塑性の方向性が二重にコントロールされていることが示唆される。

Research Products

• [Publications] Yamamoto et al.: "A distinct form of calcium release downregulates membrane excitability in neocortical-L pyramidal cells"Neuroscience. 109. 665-676 (2002)
• [Publications] Yamamoto et al.: "Emergence of a functional coupling between inositol-1,4,5-trisphosphate receptors and calcium channels in developing neocortical neurons."Neuroscience. 109. 677-685 (2002)
• [Publications] Yoshimura et al.: "Age-dependent occurrence of synchronized population oscillaction of excitatory synaptic potentials in the visual cortex"Developmental Brain Research. 136. 63-68 (2002)