可視化プローブを用いた中枢神経系一酸化室素動態の解明とシナプス可塑性

使用可视化探针阐明中枢神经系统一氧化碳动力学和突触可塑性

基本信息

批准号：
17024015
负责人：
柿澤昌
金额：
$ 1.54万
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：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

一酸化窒素(NO)はガス性の細胞間シグナル伝達因子で、様々な生命現象への関与が示唆されているが、その時間的空間的挙動については、多くの点で不明である。そこで、本研究課題では、小脳平行線維-プルキンエ細胞シナプスをモデルに、自ら開発したNO可視化プローブを用いたイメージングにより、中枢神経系におけるNOシグナル動態の解明を目指した。先ず、蛍光NOプローブの遺伝子を持つウィルスベクターを含む液をマウス小脳に注入し、プルキンエ細胞にNOプローブを発現させた。そして、急性スライス標本上で、平行線維シナプスの活動に依存したNOシグナル系の時間的・空間的挙動を観察したところ、特定の神経活動パターンに依存したNOの放出が見とめられた。しかも、このNOシグナルの空間的広がりには、入力特異的が見られた。引き続き、神経系においては様々な神経活動のパターンに情報がコードされることから、神経活動依存的なNO放出の周波数依存性を調べた。その結果、NO放出には最適周波数を中心とした二相性の周波数依存性が見られた。さらに、薬理学的実験により、高頻度刺激によるNO放出抑制は、代謝型グルタミン酸受容体およびカナビノイド受容体により起こることが示された。さらに、上述のような周波数依存的なNO放出がシナプス機能に及ぼす影響を調べた。このため、ホールセルパッチクランプ法によりプルキンエ細胞から平行線維電流応答を記録し、NO放出刺激を与えたところ、少なくとも刺激後30分間は電流応答に増強が見られる、長期増強(LTP)様現象が見られた。一方、NO放出が起こらない周波数の刺激を与えても、LTP様現象は誘導されなかった。以上の結果より、周波数依存的なNO放出制御により、NOシグナル系は神経活動をデコードし、シナプス機能を調節していることが明らかとなった。

一氧化氮（NO）是一种气态的细胞间信号传导因子，已被认为与各种生命现象有关，但其时间和空间行为在许多方面都是未知的。因此，在本研究主题中，我们旨在使用使用小脑平行纤维 - 纯荷基细胞突触对自己开发的无可视化探针进行成像来阐明中枢神经系统中的信号动力学。首先，将含有含有荧光NO探针基因的病毒载体的溶液注入小鼠小脑中，并且在Purkinje细胞中表达了NO探针。此外，在急性切片标本上，我们观察到无信号系统的时间和空间行为取决于平行纤维突触的活性，发现没有释放取决于特定的神经活动模式。此外，在没有信号的空间范围内观察到输入特异性。由于信息在神经系统中的神经活动的各种模式中编码，因此研究了神经活动依赖性的频率依赖性无释放。结果，没有发射显示以最佳频率为中心的双相依赖性。此外，药理学实验表明，由于代谢谷氨酸和大麻素受体，由于高频刺激引起的无释放抑制。此外，如上所述，频率依赖性无释放对突触函数的影响。因此，当通过全细胞贴片夹方法记录从浦肯野细胞中的平行纤维电流反应并且未应用释放刺激时，观察到长期增强（LTP）类似现象，其中刺激后至少30分钟增强了电流响应。另一方面，即使在没有发生任何释放的频率下刺激时，也没有诱发LTP样现象。从上述结果中可以发现，NO信号系统可以通过频率依赖于无释放的频率控制来解码神经活动并调节突触功能。