Homeostatic scaling function in the generation and reorganization of segregated distribution in synaptic organization

突触组织中分离分布的生成和重组中的稳态缩放函数

• 批准号: 19K06925
• 负责人: 市川 量一
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Sapporo Medical University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K06925/
• 关键词: プルキンエ細胞; 登上線維; 平行線維; スパイン; シナプス; 樹状突起; 分節化; 代謝性グルタミン酸受容体; ホメオスタシス; 分節化構造; 小脳; 除神経; 再生; シナプス構築

成体マウスにて登上線維シナプスを消去させた後では、平行線維シナプスが本来存在しない樹状突起近位部に低密度にて形成され、結果として20-25%平行線維シナプス数が増加していた。その一方で、登上線維シナプスと一致する領域、密度で、シナプスを形成しないスパインが残存していた。発生期マウスにて、樹状突起に登上線維シナプスが形成し始める齢よりも若い段階で登上線維を消失させた場合では、対照マウスのプルキンエ細胞の樹状突起近位部でおきる平行線維シナプスの減少はおこるが、平行線維シナプスの数が対照マウスの120-125%に達すると、除去作用は停止し、結果として、成体では、対照マウスと異なって、樹状突起近位部に平行線維シナプスが残存した。このことは、homeostatic plasticityが発生途上でおきる余剰シナプスの刈り込み作用(pruning)、を抑制したと考えられる。また、シナプスを形成しないスパインが樹状突起近位部で見られ、その密度は、対照樹状突起上の登上線維シナプスと同一の密度で出現する。対照マウスでは、登上線維シナプスがスパイン密度の高い遠位部にも平行線維シナプスと共存して存在し、その混合領域は樹状突起の長さの点で遠位部の約半分を占める(Ichikawa et al, 2002, 2016)。しかし、登上線維を発生初期に消失させたマウスでは、遠位部のスパインはすべて平行線維シナプスで覆われていた。遠位樹状突起に登上線維シナプスを形成するためには、登上線維の活動が必要であると考えられる。それに対し、成体で登上線維を破壊したマウスの樹状突起遠位部にはシナプスを形成しないスパインが残存した。このことは、一度形成された登上線維シナプスのシナプス後部は結合相手が登上線維に固定されるのではないかと類推された。

在消除成年小鼠的攀爬纤维突触后，在树突附近通常不会存在的地方形成了低密度的平行纤维突触，导致平行纤维突触的数量增加了 20-25%。另一方面，未形成突触的棘保留了与攀爬纤维突触一致的区域和密度。当发育中的小鼠在比树突上开始形成攀爬纤维突触的年龄更年轻的阶段消除攀爬纤维时，在突触减少的对照小鼠中，在浦肯野细胞的树突附近会产生平行纤维。然而，当平行纤维突触的数量达到对照小鼠的120-125%时，消除作用停止，因此，与对照小鼠不同，在成年小鼠中，平行纤维突触仍然存在于近端树突中。这被认为抑制了稳态可塑性发展过程中发生的多余突触的修剪。此外，在树突的近端部分可见不形成突触的棘，其密度与对照树突上的攀爬纤维突触的密度相同。在对照小鼠中，即使在树突密度较高的远端区域，攀爬纤维突触也与平行纤维突触共存，并且混合区域的树突长度约占远端区域的一半（Ichikawa et al., 2002, 2016）。然而，在发育早期攀爬纤维消失的小鼠中，所有远端棘都被平行的纤维突触覆盖。攀爬纤维活动被认为对于远端树突上攀爬纤维突触的形成是必要的。相比之下，在攀爬纤维被破坏的成年小鼠中，未形成突触的棘保留在远端树突中。这表明一旦形成攀爬纤维突触，突触后结合伴侣就固定在攀爬纤维上。