Elucidation of Ca sparks in CNS presynaptic terminals

中枢神经系统突触前末梢钙火花的阐明

基本信息

批准号：
21K06398
负责人：
中村行宏
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Jikei University School of Medicine
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

脳幹聴覚伝導路上の萼状シナプスの巨大シナプス前終末において、活動電位非依存的に発生する一過性の上昇を‘Caスパーク’と呼ぶ。CMOSカメラを用いたCaイメージングによって、Caスパークは聴覚獲得前の生後１週齢のシナプス前終末ではほとんど観察されないことが昨年度の研究によって明らかになっていた。そこで本年度は生後２週齢（以降）のシナプスに焦点を絞って研究を進めた。ガラスパッチ電極よりシナプス前終末に高親和性の蛍光Ca感受性色素Calbryteを注入し、新たに導入した共焦点レーザー顕微鏡を用いてシナプス前終末内におけるCaスパークの発生部位を調べた。Caスパークは、主にシナプス前終末の枝分かれして膨大した先端部（swellings）で発生し、軸索や軸索と接続する細い幹（stalk）ではほとんど観察されなかった。電位依存性カルシウムチャネルCaV2.1阻害剤omega-Agatoxinを投与したところ、Caスパークの振幅は微減したが、発生頻度には影響しなかった。電位依存性カルシウムチャネルを介したCaイオン流入はCaスパーク発生の主因ではないと考えられる。さらにCaイメージングと同時に後シナプスの台形体核神経細胞からシナプス後電流を記録したところ、Caスパークの発生は微小シナプス電流と同期する様子は認められなかった。Caスパークはシナプス伝達には直接関与しない生理現象である可能性が示された。

脑干听觉通路上萼突触巨大突触前末端发生的独立于动作电位的短暂增加被称为“Ca 火花”。去年的研究表明，使用 CMOS 相机进行 Ca 成像，在儿童获得听力之前，一周龄时，突触前末梢很少观察到 Ca 火花。因此，今年我们的研究重点是两周龄（及以后）的突触。我们通过玻璃贴片电极将高亲和力荧光 Ca 敏感染料 Calbryte 注入突触前末梢，并使用新引进的共焦激光显微镜检查突触前末梢内 Ca 火花产生的部位。钙火花主要在突触前末梢的分支和扩大的尖端（肿胀）中产生，在轴突或与轴突连接的细柄中很少观察到。施用电压门控钙通道 CaV2.1 抑制剂 omega-Agatoxin 略微降低了 Ca 火花的幅度，但不影响其频率。通过电压门控钙通道的 Ca 离子流入不被认为是 Ca 火花产生的主要原因。此外，当我们在 Ca 成像的同时记录突触后梯形核神经元的突触后电流时，我们发现 Ca 火花的产生似乎与微小突触电流不同步。结果表明，钙火花可能是一种不直接参与突触传递的生理现象。