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

• 批准号: 15029208
• 负责人: 井上 貴文
• 金额: $ 4.22万
• 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: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15029208/
• 关键词: カルシウム; 小脳プルキンエ細胞; 神経細胞; 樹状突起; IP3受容体; カルシウムチャンネル

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非常に豊富に発現しており、ERからのCa^<2+>放出の主要な機能を担っている。プルキンエ細胞樹状突起でのCa^<2+>動態はきわめて複雑な時間,空間的特性をもっており、細胞内メカニズムを厳密かつ精妙に制御している。平行線維入力時のプルキンエ細胞樹状突起のCa^<2+>動態において、細胞外からの流入・細胞内放出機構それぞれの関与の度合いを詳細に検討した。50Hz、3〜8発の刺激で見られるCa^<2+>の流入と細胞内からの放出による二相性のCa^<2+>上昇は、刺激回数を増加すると一相性となり、持続時間は刺激回数に比例し、50発刺激ではCa^<2+>上昇は6〜8秒程度持続し、Ca^<2+>濃度は200μMにまで上昇していると推定された。この大きなCa^<2+>上昇はほとんどがCa^<2+>流入によるものであり、更にNa^+濃度とCa^<2+>濃度変化を比較した結果、P型Caチャンネルを通ったCa^<2+>がその本態であることを明らかにした(Kuruma et al.,2003)。更に小脳皮質の生後発達に伴うCa^<2+>放出活性の変化を検討するため、異なる日齢のマウスを用いて二相性Ca^<2+>上昇を観察した。2〜3週齢のマウスのプルキンエ細胞ではCa^<2+>放出が相対的に大きく、4週齢以降では逆にCa^<2+>流入の方が大きかった。すなわち平行線維刺激で誘起されるプルキンエ細胞樹状突起のCa^<2+>動態は2週前後の幼弱なマウスにおいてはCa^<2+>放出がCa^<2+>流入よりも支配的であり、成長に伴ってそれが逆転することが示された。2週と4週齢のマウスを用いて平行線維・プルキンエ細胞シナプスのLTDの起こりやすさの差異を検討した。2週齢では平行線維刺激のみでLTDを起こす場合が見られ、同時に測定したCa^<2+>放出活性の大きさとLTDの度合いに相関が見られた。同じ刺激方法では4週齢ではLTDは見られなかった(投稿準備中)。以上の結果から、小脳皮質が発達・成熟をする2週齢前後では、シナプス結合の可塑的変化や成熟化にシナプス後部のCa^<2+>放出能が重要な役割を果たしているという結論に至った。

三磷酸受体1型（IP3R1）是一种细胞内Ca^<2+>释放通道，在小脑Purkinje细胞中高度表达，并负责从ER中释放Ca^<2+>的主要功能。 Purkinje细胞树突中的Ca^<2+>动力学具有极其复杂的时间和空间特性，严格而精确地控制了细胞内机制。详细检查了珀kinje细胞树突的Ca^<2+>动力学在平行纤维输入时的CA^<2+>动力学中的细胞外流入和细胞内释放机制的参与程度。 It was estimated that the biphasic Ca^<2+> increase due to influx of Ca^<2+> and release from within cells at 50 Hz became monophasic when the number of stimuli increased, and the duration was proportional to the number of stimuli, and the increase in Ca^<2+> lasted about 6-8 seconds for stimuli, and the concentration of Ca^<2+> increased to 200 μM. Ca^<2+>的大幅增加主要是由于Ca^<2+>涌入，此外，在比较Na^+浓度的变化和Ca^<2+>浓度的变化时，揭示了通过P-Type Ca通道的Ca^<2+>是真实的状态（Kuruma等，2003）。此外，为了研究与小脑皮层产后发育相关的Ca^<2+>释放活性的变化，我们观察到不同年龄的小鼠的双相Ca^<2+>上升。在2-3周大的小鼠的Purkinje细胞中，Ca^<2+>释放相对较高，而在4周大的情况下，Ca^<2+>相反。换句话说，与Ca^<2+>涌入相比，与平行纤维刺激诱导的Purkinje细胞树突的Ca^<2+>动力学在年轻小鼠中更为主导，并且证明这与生长相反。我们使用2周和4周大的小鼠研究了平行纤维和Purkinje细胞突触中LTD的可能性差异。在2周龄时，观察到LTD仅通过平行纤维刺激发生，并且在同时测量的Ca^<2+>释放活性与LTD程度之间观察到相关性。相同的刺激方法显示在4周龄时没有LTD（准备发布）。从这些结果中，我们得出的结论是，后突触Ca^<2+>释放的能力在突触连接的塑性变化中起着重要作用，而小脑皮层发展和成熟时，在两个星期大的时候就成熟。

项目成果

Na^+/K^+ ATPase and its functional couplings with Na^+/Ca^<2+> exchangers in mouse embryonic stem cells during differentiation into cardiomyocytes.

小鼠胚胎干细胞在分化为心肌细胞期间的Na^/K^ATP酶及其与Na^/Ca^2交换器的功能偶联。

• 发表时间: 2005
• 期刊: Cell Calcium 37
• 作者: Obara;N.;et al.;Keishi Otsu
• 通讯作者: Keishi Otsu

T.Nagase: "Long-term potentiation and long-term depression in hippocampa 1 CA1 neurons of mice lacking the IP3 type 1 receptor."Neuroscience. 117. 821-830 (2003)

T.Nagase：“缺乏 IP3 1 型受体的小鼠海马 1 CA1 神经元的长期增强和长期抑制。”神经科学。

Kinesin dependent, rapid, bidirectional transport of inositol-1,4,5-trisphosphate receptor containing particles in the dendrite of hippocampal neurons.

海马神经元树突中含有肌醇-1,4,5-三磷酸受体颗粒的驱动蛋白依赖性、快速、双向运输。

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of Cell Science 117
• 作者: Imagawa;S.;et al.;Bannai et al.;Hiroko Bannai
• 通讯作者: Hiroko Bannai

Yukinori Minoshima: "Phosphorylation by Aurora B converts MgcRacGAP to a RhoGAP during cytokinesis."Developmental Cell. 4. 549-560 (2003)

Yukinori Minoshima：“Aurora B 的磷酸化在胞质分裂过程中将 MgcRacGAP 转化为 RhoGAP。”发育细胞。

Akinori Kuruma: "Dynamics of Ca^<2+> Na^+ in the dendrite of mouse cerebellar Purkinje cells evoked by parallel fiber stimulation."European Journal of Neuroscience. 18. 2677-2689 (2003)

Akinori Kuruma：“平行纤维刺激诱发的小鼠小脑浦肯野细胞树突中 Ca^<2>Na^ 的动力学。”欧洲神经科学杂志。