小脳プルキンエ細胞樹状突起におけるカルシウムシグナリングの解析

小脑浦肯野细胞树突中钙信号传导的分析

基本信息

批准号：
13041008
负责人：
井上貴文
金额：
$ 2.56万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

細胞内Ca^<2+>放出チャンネルである1型イノシトール3リン酸受容体(IP3R1)は小脳プルキンエ細胞に豊富に発現している。細胞内Ca^<2+>濃度の増加はプルキンエ細胞でのシナプス可塑性である長期抑圧現象(LTD)に必須であることは知られていたが、IP3R1がLTDに必須であることを、IP3R1の阻害抗体とIP3R1ノックアウトマウスを用いて示した。生後変性、脱落していく、1型小脳脊髄変性症(SCA1)モデルマウスのプルキンエ細胞においてIP3R1の発現量は減少しているが、シナプス刺激によるCa^<2+>放出はむしろ活性化していた。これらの知見は、プルキンエ細胞樹状突起でのCa^<2+>動態は複雑な時間・空間的特性をもって細胞内メカニズムを制御していることを示唆している。プルキンエ細胞樹状突起のCa^<2+>動態をさらに詳細に検討した。平行線維を50Hz、3〜8発刺激するとCa^<2+>の流入と細胞内からの放出が二相性に見られた。刺激回数を増加するとCa^<2+>上昇は一相性となり、持続時問は刺激回数に比例し、50発刺激では持続時間は6〜8秒、濃度は200μMに達した。IP3R1欠損マウスおよびIP3受容体阻害剤を用いて、この大きなCa^<2+>上昇はほとんどがCa^<2+>流入によることを示し、AMPA受容体阻害剤やCa^<2+>チャンネル阻害剤を用いNa^+とCa^<2+>の濃度変化を測定した結果、P型Ca^<2+>チャンネルがその主役であることが明らかとなった。プルキンエ細胞のAMPA受容体はCa^<2+>を通さないことが分子生物学的研究から示唆されているが、ここでは機能的に示すことができた。

1型肌醇三磷酸受体(IP3R1)是一种细胞内Ca 2+ 释放通道，在小脑浦肯野细胞中大量表达。已知细胞内Ca 2+ 浓度的增加对于长期抑制(LTD)是必需的，这是浦肯野细胞中的突触可塑性，这已使用抑制性抗体和IP3R1敲除小鼠得到证实。尽管在经历出生后变性和脱落的1型小脑脊髓变性(SCA1)模型小鼠的浦肯野细胞中IP3R1的表达水平降低，但突触刺激后Ca 2+ 释放被激活。这些发现表明浦肯野细胞树突中的Ca^2+动力学控制具有复杂时间和空间特征的细胞内机制。我们更详细地研究了浦肯野细胞树突中的Ca^2+动力学。当以50Hz刺激平行纤维3至8个脉冲时，观察到Ca 2+ 从细胞内部的双相流入和释放。当刺激次数增加时，Ca^2+增加呈单相，持续时间与刺激次数成正比；刺激50次后，持续时间为6-8秒，浓度达到200μM。使用IP3R1缺陷小鼠和IP3受体抑制剂，我们发现这种大量的Ca^<2+>增加主要是由于Ca^<2+>流入，并且AMPA受体抑制剂和Ca^<2+>通道导致了Ca^<2+>的增加。通过使用抑制剂测量Na^+和Ca^2+的浓度变化，可以清楚地看出P型Ca^2+通道是主要参与者。分子生物学研究表明浦肯野细胞中的AMPA受体不通过Ca^2+，在这里我们能够在功能上证明它。