機能分子イメージングを用いたグリア・ニューロン相互作用の解析

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15082203
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 岡部 繁男 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (60204012)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 明宏 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助教授 (80322080)
• Keywords: シナプス / グリア細胞 / 蛍光顕微鏡法 / 軸索 / 樹状突起 / 神経培養

Research Abstract

よりin vivoに近い環境でのシナプス機能分子の動態を解析し、更にグリア細胞のシナプス機能への積極的関与を解析していく為には、グリア細胞の存在するスライス培養系におけるシナプス動態解析系を確立する必要がある。この目的の為に、海馬錐体細胞で強い発現を示すβ-actin promoterと蛍光蛋白質GFPの間にloxP-stopper配列を挿入したtransg enic mouse系統を樹立し、このマウスから調製した海馬スライス培養にCre recombinaseを発現する組み換えadenovirusを感染させる事で、海馬錐体細胞特異的に、かつ少数の細胞でGFPが発現する遺伝子発現系を開発した。この方法を用いてCA1の少数の錐体細胞にGFPを発現させ、一方でCA3の錐体細胞に電気穿孔法でrhodamine-dextranを導入する事で、CA3錐体細胞由来の軸索とCA1錐体細胞の樹状突起スパインが接着する部位を同定し、その部位におけるシナプス構造の動的変化を解析した。シナプス前部と後部は共に短時間でその形態を大きく変化させ、シナプス前部と後部の動態の大きさには相関があった。また両者の接着は実験的に樹状突起形態の大きなリモデリングを電気刺激により引き起こした際にも維持され、その結合の強さが明かになった。一方GFP発現組み換えadenovirusを用いてGFP分子を単に発現させた場合にはGFPはGFAP陽性のastrocyteにおいて強い発現が見られ、神経細胞においてはその発現がほとんど見られなかった。GFPの蛍光シグナルによりastrocyteの持つ非常に細かい突起を可視化する事が可能であり、タイムラプス観察によりこのような微細突起は数分の時間単位で構造を変化させる動的なものである事が明かになった。

Research Products

• [Publications] Kawabata, I., Umeda, T., Yamamoto, K., S.Okabe: "Electroporation-mediated gene transfer system applied to cultured CNS neurons"Neuroreport. (in press).
• [Publications] Nakazawa, T., Watabe, A.M., Tezuka, T., Yoshida, Y., Yokoyama, K., Umemori, H., Inoue, A., Okabe, S., Manabe, T., T.Yamamoto: "p250GAP, a novel brain-enriched GTPase-activating protein for Rho family GTPase, is involved in the NMDA receptor signaling."Molecular Biology of the Cell. 13. 2921-2934 (2003)
• [Publications] Inoue A., S.Okabe: "The dynamic organization of postsynaptic proteins : translocating molecules regulate synaptic function."Current Opinion in Neurobiology. 13. 332-340 (2003)
• [Publications] Enomoto, M., Shinomiya, K., S.Okabe: "Migration and differentiation of neural progenitor cells from two different regions of embryonic central nervous system after transplantation into the intact spinal cord."European Journal of Neuroscience. 17. 1223-1232 (2003)
• [Publications] Ebihara, T., Kawabata, I., Usui, S., Sobue, K., S.Okabe.: "Synchronized formation and remodeling of postsynaptic densities : long-term visualization of hippocampal neurons expressing postsynaptic density proteins tagged with GFP."Journal of Neuroscience. 23. 2170-2181 (2003)
• [Publications] Usui, S., Konno, D., Hori, K., Maruoka, H., Okabe, S., Fujikado, T., Tano, Y., K.Sobue: "Synaptic targeting of PSD-Zip45 (Homer 1c) and its involvement in the synaptic accumulation of F-actin."Journal of Biological Chemistry. 278. 10619-10628 (2003)