神経細胞樹状突起・スパインにおけるカルシウム動態の制御

神经元树突和棘中钙动力学的控制

基本信息

批准号：
14017024
负责人：
井上貴文
金额：
$ 3.2万
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：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至无数据
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、持続時間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。

肌醇三磷酸受体（IP3R1）是一种细胞内Ca^<2+>释放通道，在小脑Purkinje细胞中大量表达。尽管众所周知，升高的细胞内Ca^<2+>浓度对于长期抑制（LTD）至关重要，Purkinje细胞中的突触可塑性对于LTD来说是必不可少的，但我们使用IP3R1和IP3R1敲除小鼠的抑制性抗体证明了。尽管在1型小脑脊柱变性（SCA1）模型小鼠的Purkinje细胞中降低了IP3R1的表达水平，该模型是在出生后退化和脱落的，但突触刺激的Ca^<2+>的表达却相当激活。这些发现表明，Purkinje细胞树突中的Ca^<2+>动力学调节具有复杂时间和空间特性的细胞内机制。更详细地检查了Purkinje细胞树突的Ca^<2+>动力学。当平行纤维在50 Hz，3-8次刺激时，观察到Ca^<2+>流入和细胞内释放。刺激的数量增加导致Ca^<2+>单相增加，持续时间与刺激的数量成正比，并且持续时间达到6-8秒，浓度达到200μm，用于50刺激。 Using IP3R1-deficient mice and IP3 receptor inhibitors, this large increase in Ca^<2+> was mostly due to Ca^<2+> influx, and the changes in concentrations of Na^+ and Ca^<2+> using AMPA receptor inhibitors and Ca^<2+> channel inhibitors revealed that the P-type Ca^<2+> channel was the main character.尽管分子生物学研究表明，浦肯野细胞中的AMPA受体不会通过Ca^<2+>，但我们能够在这里在功能上证明。