神経終末パッチクランプ法による海馬苔状線維シナプス可塑性メカニズムの解析

神经末梢膜片钳法分析海马苔藓纤维突触可塑性机制

基本信息

批准号：
13041039
负责人：
神谷温之
金额：
$ 4.48万
依托单位：
Kobe University
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

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13041039/
关键词：
シナプス伝達カルシウムイオン可塑性海馬

项目摘要

入力線維に繰り返し刺激を与えると、シナプス前終末からの伝達物質放出量が一過性に変化する。この活動依存的なシナプス伝達効率の変化は短期シナプス可塑性と呼ばれ、神経系における時間情報処理において重要な意義を持つ。短期可塑性のメカニズムとして、これまでKatzらにより提唱されたいわゆる「残存カルシウム仮説」による説明がなされてきた。これに対し我々は、著明な短期可塑性を示す海馬苔状線維シナプスにおいて、入力線維刺激に伴うシナプス前終末内カルシウム変化量が活動依存的に増大するというシナプス前部での新たな可塑性メカニズムを見出した。この苔状線維終末におけるシナプス前カルシウム動態の短期可塑性はCA3野シナプスの顕著な活動依存性を補償する独自のメカニズムと考えられる。想定される可能性として、(1)活動電位波形の延長あるいは電位依存性カルシウムチャンネルの促通によるカルシウム流入量の増大、(2)苔状線維終末内カルシウムストアからの(極めて高速な)カルシウム誘発性カルシウム放出(CICR)の寄与、(3)内在性カルシウム緩衝系としての高親和性カルシウム結合蛋白の飽和、などがあげられる。本研究では、光学的測定法により苔状線維終末内カルシウム動態を測定し、上記の可能性について検討した。二発刺激に伴ってカルシウム変化量は増加したが、カルシウム動態の時間経過に変化は認められなかった。また、膜透過型カルシウムキレート剤EGTA-AM投与により二発刺激に伴うカルシウム変化量の増加率は変化しなかった。これらの結果より、シナプス前カルシウム動態の短期可塑性はカルシウム流入量の増大によるものであり、CICRや内在性カルシウム緩衝系の飽和は関与しないと推定した。

当输入纤维被反复刺激时，突触前末梢释放的递质数量会发生瞬时变化。这种突触传递效率的活动依赖性变化被称为短期突触可塑性，对神经系统的时间信息处理具有重要意义。 Katz等人提出的所谓“残留钙假说”解释了短期可塑性的机制。作为回应，我们发现了一种新的突触前可塑性机制，其中突触前末梢内的钙变化量以活动依赖性方式增加，以响应海马苔藓纤维突触的输入纤维刺激，我发现它表现出显着的短期可塑性。。苔藓纤维末端突触前钙动力学的这种短期可塑性被认为是补偿 CA3 区域突触显着活动依赖性的独特机制。可能的可能性包括（1）由于动作电位波形的延长或电压门控钙通道的促进而增加的钙流入，以及（2）（非常快速）来自苔藓纤维末端内的钙储存的钙诱导（3）高饱和度。 -作为内源性钙缓冲系统的亲和性钙结合蛋白。在这项研究中，我们使用光学测量方法测量了苔藓纤维末端内的钙动力学，并研究了上述可能性。尽管两次刺激后钙变化量有所增加，但钙动态的时间过程没有观察到变化。此外，施用膜渗透性钙螯合剂EGTA-AM并没有改变两次刺激后钙变化的增加速率。从这些结果中，我们推断突触前钙动力学的短期可塑性是由于钙流入的增加造成的，与 CICR 或内源性钙缓冲系统的饱和度无关。