サイレントシナプスの画像化法を用いた神経可塑性に関する研究

利用沉默突触成像方法研究神经可塑性

• 批准号: 12780593
• 负责人: 小泉 修一
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: National Institute of Health Sciences
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12780593/
• 关键词: サイレントシナプス; イメージング; FM1-43; 海馬; グリア; 単一神経終末; 可塑性

本研究課題は、シナプス形成部位である神経終末(前シナプス)及びspine(後シナプス)の機能を同時に画像化することにより、"シナプス伝達・可塑的変化"機序の解明、及びシナプスの可塑性を"見る"新しい評価法を確立することを目的としている。本年は、ラット海馬初代培養神経細胞を用いて、神経終末のシナプス小胞をFM1-43で標識し、単一シナプスの開口放出過程をリアルタイムで観察する手法及び、後シナプスの応答を共焦点レーザー顕微鏡でCa^<2+>シグナルとして解析する方法を確立し、シナプス伝達をリアルタイムで"見る"手法を確立した。本実験手技を用いて、神経及び周辺アストログリア細胞由来のATPが、海馬の興奮性シナプス伝達を抑制すること、この抑制機序は前シナプスからの伝達物質放出抑制に起因していること、内在性ATPによるこれらシナプス伝達変化が長期的な可塑的変化と関連している可能性を明らかとした。今回取得したイメージング技術は、種々の細胞及び組織に応用することが可能で、実際、後根神経節細胞、各種グリア細胞、PC12細胞を用いた実験系で、神経伝達物質・サイトカインの分泌応答、神経伝達の可塑的変化を観察する事が可能となった。シナプス可塑性に関する新しい知見として、神経特異的蛋白質、neuronal calcium sensor-1 (NCS-1)が、細胞内のphosphatidylinositide(PI)の代謝回転を制御している重要な酵素phosphatidylinositol 4-kinase(P14K)を活性化すること、これによりP14K移行のPI代謝回転が亢進し、Ca^<2+>放出能が増大することにより、Ca^<2+>依存性の神経伝達物質放出を増強させることを見出した。これは、PI代謝制御による神経伝達物質放出調節機構という全く新しいシナプス伝達制御システムである、NCS-1の発現量増加が長期増強現象と相関していることから、NCS-1を介するシナプス可塑性調節機構の存在が新しく示唆された。神経伝達物質放出及びその応答を、高い空間・時間分解能で"見る"の開発により、シナプス伝達及びシナプス可塑性の新しい制御様式が明らかとなった。

该研究主题旨在同时成像神经终末（脊柱前）和脊柱（脊柱后）的功能，这些功能是突触形成部位，以阐明“突触传播和塑料变化”的机制，并建立一种新的评估方法，以“看到”突触可塑性。今年，我们建立了一种使用Hippocampus中的主要培养神经元在神经末端标记神经终端的突触囊泡的方法，观察单个突触的开放释放过程，一种用于分析CA^<2+信号的方法，用于分析CA^<2+信号的方法，该方法是使用公共激光概念的传输时间，并且是实现了一种方法。使用这种实验技术，我们揭示了来自神经和周围星形胶质细胞的ATP抑制海马中的兴奋性突触传播，这种抑制作用机制是由于抑制了突触前的发射机释放的递质释放，并且这些由内源性ATP引起的突触变化可能与长期塑料变化相关。这次获得的成像技术可以应用于多种细胞和组织，实际上，使用背层神经节细胞，各种glial细胞以及PC12细胞的神经递质和细胞因子的神经递质和细胞因子的分泌反应以及神经递质和细胞因子的塑性变化。 New findings on synaptic plasticity include the fact that neuronal calcium sensor-1 (NCS-1), a neuronal calcium sensor-1 (NCS-1), activates the important enzyme phosphatidylinositol 4-kinase (P14K), which regulates the turnover of intracellular phosphatidylinositide (PI), thereby increasing the PI turnover of P14K transition and增加释放Ca^<2+>的能力，从而增强Ca^<2+>。这表明NCS-1的表达水平的提高是一种全新的突触传递调节系统，称为神经递质释放调控机制通过PI代谢控制机制与长期增强现象相关，这表明存在由NCS-1介导的突触可变性调节机制。 “观察”神经递质释放及其对高空间和时间分辨率的反应的发展揭示了一种新的突触传播和突触可塑性调节方式。

项目成果

Tsuda M.,Koizumi S.,Kita A.,Shigemoto Y.,Ueno S.and Inoue K.: "Mechanical allodynia caused by intraplantar injection of P2X receptor agonist in rats : Involvement of heteromeric P2X2/3 receptor signaling in capsaicin-insensitive primary afferent neurons."

Tsuda M.、Koizumi S.、Kita A.、Shigemoto Y.、Ueno S. 和 Inoue K.：“大鼠足底注射 P2X 受体激动剂引起的机械异常性疼痛：辣椒素不敏感中异聚 P2X2/3 受体信号传导的参与

K.Inoue, S.Koizumi: "Mechanism of the inhibitory action of ATP in rat hippocampus"Drug Development Research. 52. 95-103 (2001)

K.Inoue、S.Koizumi：“大鼠海马ATP抑制作用的机制”药物开发研究。

B.A.Scalettar, P.Rosa, E.Taverna, M.Francolini, T.Tsuboi, S.Terakawa, S.Koizumi., J.Roder, A.Jeromin.: "Real-time imaging of neuronal calcium sensor-1 as a component of synaptic like microvesicles in differentiated PC 12 cells"J. Cell. Sci.. (印刷中). (2002)

B.A.Scalettar、P.Rosa、E.Taverna、M.Francolini、T.Tsuboi、S.Terakawa、S.Koizumi.、J.Roder、A.Jeromin.：“神经元钙传感器 1 的实时成像作为分化的 PC 12 细胞中突触样微泡的成分“J. Cell. Sci..（印刷中）。（2002）

K.Inoue, S.Koizumi, S.Fuzjiwara, S.Denda, K.Inoue, M.Denda: "Functional vanilloid receptors in cultured normal human epidermal keratinocytes"Biochem. Biophys. Res. Commun.. (印刷中). (2002)

K. Inoue、S. Koizumi、S. Fuzjiwara、S. Denda、K. Inoue、M. Denda：“培养的正常人表皮角质形成细胞中的功能香草素受体”Biochem Res。 ）

S.Koizumi, P.Rosa, G.B.willars, R.A.J.Challiss, E.Taverna, M.Francolini, M.D.Bootman, P.Lipp, K.Inoue, J.Roder, A.Jeromin: "Mechanisms underlying the neuronal calcium sensor-1-evoked enhancement of exocytosis in PC 12 cells"J. Biol. Chem.. (印刷中). (2002)

S.Koizumi、P.Rosa、G.B.willars、R.A.J.Challiss、E.Taverna、M.Francolini、M.D.Bootman、P.Lipp、K.Inoue、J.Roder、A.Jeromin：“神经元钙传感器的机制1 -引起 PC 12 细胞胞吐作用的增强”J. Biol. Chem..（印刷中）。（2002）