2016 Fiscal Year Annual Research Report

Mechanisms of axon initial segment maturation

Research Project

Project/Area Number	15H04257
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	久場博司名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (10362469)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords	神経科学 / 生理学 / 聴覚 / 活動電位
Outline of Annual Research Achievements	神経細胞の軸索起始部（AIS）は活動電位の発生部位であり，神経活動決定の要である．近年，AISの軸索上での空間分布（長さ，位置）は細胞毎に異なり，このことが神経回路の適切な動作に重要なことが分かってきた．本研究では，AISの空間分布が同一神経核内の領域毎に異なることで知られるトリ脳幹の聴覚神経核（大細胞核，NM）において，AISの形成過程を調べることにより，AIS分布の決定原理とその分子基盤を明らかにすることを目指している．本年度は，胚齢10日のニワトリ胚から作成した培養標本において、神経活動を減弱もしくは増強することの効果についても検討した．その結果，高周波数領域の細胞ではNaチャネル阻害剤（TTX）やグルタミン酸受容体阻害剤（DNQX）により神経活動を抑制することで，AISの分布は延長することを明らかにした．一方，高濃度Kイオン溶液により神経活動を軽度増加させた場合には，AISの分布に変化はみられなかった．このことは、Kチャネルの発現が神経活動依存的に増加することで，神経活動増加の効果を軽減させている可能性を示唆する。実際，Kチャネル阻害剤（4AP，Dendrotoxin）によりK電流を阻害した場合には、AISの短縮が認められた．従って，さらにKチャネルの神経活動依存的な発現変化について電位固定法による詳細な解析を行った結果，脱分極によってKチャネルはサブタイプ特異的な変化を示し，特にKv1.1と呼ばれる低閾値で活性するサブタイプが増加することを明らかにした．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本年度は，in ovoでKir2.1過剰発現のAISに対する効果を確認することはできなかった．しかし，培養標本においては，神経活動の増減によりAISの分布変化を誘導することに成功した．また，神経活動レベルの変化により，AISの分布変化に先行して，Kチャネルの発現変化が生じることも明らかにすることができた．
Strategy for Future Research Activity	主に培養標本を用いた薬理解析により，AISの特性変化を引き起こす因子を特定し，さらに下流の分子経路を明らかにする．特に、Caキレート剤（EGTA，BAPTA），Caチャネル阻害剤や小胞性Ca放出阻害剤を用いることで，神経活動に伴った細胞内でのCaイオン濃度変化の関与を検証するとともに，Ca依存性酵素の阻害剤の効果についても検討する．また，Kir2.1の強制発現の効果についても検討を行う予定である．