脳幹シナプス前ATP受容体による神経伝達物質放出制御機構の解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680902
• Research Institution: Jikei University School of Medicine
• Principal Investigator: 加藤 総夫 東京慈恵会医科大学, 医学部, 助教授 (20169519)
• Keywords: P2X受容体 / アデノシン5'-三リン酸 / 孤束核 / 興奮性シナプス後電流 / パッチクランプ / シナプス伝達 / 延髄スライス / シナプス前受容体

Research Abstract

ラット延髄スライスを作成し、孤束核小型ニューロンからホールセル・パッチクランプ法で膜電流を記録した。孤束一次求心性線維を電気刺激した。Picrotoxin、strychnineおよびtetrodotoxin存在下、微小興奮性シナプス後電流(mEPSC)を記録した。
1.ATPおよびα,β-methyleneATP(α,βmeATP)はmEPSC頻度を約400%まで有意に増加した。前者および後者の効果のEC50はそれぞれ、330μMおよび80μMであった。
2.この効果は10-40μMのPPADS存在下に消失した。TNP-ATPによる抑制のIC50は1.01μMであった。20μM Reactive blue、Zn^<2+>(10-100μM)およびivermectin(10μM)は、α,βmeATPのmEPSC頻度増加作用に影響しなかった。
3.ATPおよびα,βmeATPによるmEPSC頻度増大効果は細胞外Ca除去によって消失した。
4.ATPおよびα,βmeATPによるmEPSC頻度増大効果は、Cd^<2+>存在下でもほぼ同程度観察された。
5.促進したグルタミン酸放出の起源が孤束終末である可能性を検証するため、tetrodotoxin存在下、孤束を刺激し、failure rateを計測した。α,βmeATPがEPSC頻度を増大させた時も、failure rateは増大しなかった。
以上の結果から、孤束核小型ニューロンに投射する興奮性介在ニューロン線維の終末にはP2X受容体(P2X_<4/6>型もしくは未同定のヘテロ受容体)が発現し、その活性化はP2X受容体からの直接的Ca流入によって、活動電位および電位依存性Caチャネル活性化に依存しないグルタミン酸放出を誘発する事実が証明された。

Research Products

• [Publications] Kato F, Shigetomi E: "Distinct modulation of evoked and spontaneous EPSCs by purinoceptors in the nucleus tractus solitarii of the rat"J Physiol(Lond). 530. 469-486 (2001)
• [Publications] Masaki E, Kawamura M, Kato F: "Reduction by sevoflurane of adenosine 5'-triphosphate-activated inward current of locus coeruleus neurons in pontine slices of rats"Brain Research. 921. 226-232 (2001)
• [Publications] Kato F, Shigetomi E, Kawai Y, Senba E: "Modulation of intrinsic network activity by purinergic receptor channels in the nucleus of the solitary tract"Jpn J Physiol. 51. S8 (2001)
• [Publications] Shigetomi E, Kato F: "Excitatory synaptic transmission by activation of presynaptic P2X receptors in the nucleus tractus solitarii of the rat"Jpn J Physiol. 51. S186 (2001)
• [Publications] Shigetomi E, Kato F: "Distinct pre- and postsynaptic responses to P2X receptor activation in the nucleus tractus solitarii"Soc Neurosci Abstr. 27. 602.4 (2001)
• [Publications] Shigetomi E, Kato F: "Pharmacological properties of presynaptic P2X receptors in the nucleus tractus solitarii of the rat"Jpn J Pharmacol. 88. 193 (2002)
• [Publications] Takano K, Kato F: "Suppression of vagal inspiration-promoting reflex by blockade of P2X receptors in the nucleus of the solitary tract in rabbits"Jpn J Pharmacol. 88. 193 (2002)
• [Publications] 繁富英治, 加藤総夫: "孤束自発シナプス後電流に及ぼす細胞内カルシウム放出チャネル遮断の影響"神経化学. 40・2&3. 437 (2001)
• [Publications] 川村将仁, 田中淳一, 井上和秀, 加藤総夫: "ラット海馬CA3錐体細胞への興奮性および抑制性シナプス入力に及ぼす細胞外ATPの相反的作用"神経化学. 40・2&3. 437 (2001)
• [Publications] 福田諭, 加藤総夫, 山口正洋, 宮本有正, 久恒辰博: "生体海馬歯状回における神経幹細胞の電気生理学的特性"神経化学. 40・2&3. 456 (2001)
• [Publications] 加藤総夫: "ATP受容体と中枢性自律機能制御"生体の科学. 52・2. 108-115 (2001)
• [Publications] 加藤総夫: "孤束核ATP受容体と呼吸制御"呼吸と循環. 50. 43-51 (2002)