中枢ニューロンのシナプス可塑性に及ぼすニューロトロフィンの作用解析

神经营养因子对中枢神经元突触可塑性的影响分析

基本信息

批准号：
00J01347
负责人：
沼川忠広
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

ニューロトロフィン、時にBDNF (brain-derived neurotrophic factor)などの神経栄養因子は中枢神経系のシナプス可塑性に重要であり、神経伝達機能への影響が注目されている。これまでの研究で、私は、BDNFによって培養中枢神経細胞よりグルタミン酸放出が引き起こされることを見出した。グルタミン酸は脳各部位において、重要な神経伝達物質として働いており、興奮性の伝達を司る。通常、神経伝達物質放出には細胞の脱分極に伴ういわゆる開口放出が必要とされる。私は、BDNFによるグルタミン酸放出作用には、開口放出機構とは異なるメカニズムであるグルタミン酸トランスポーターの逆転が関与していることを見出した。次に、このグルタミン酸放出システムがニューロンのネットワークレベルでどのような機能を果たしているかを調べるために、ネットワークの機能評価としてニューロン間で同調するカルシウムのオシレーションを用いた。生後2日齢ラット大脳皮質ニューロンを培養すると、培養後5日より顕著な同調カルシウムオシレーションが観察される。このオシレーションはグルタミン酸による自発的な神経伝達を示していた。そこにBDNFを添加すると顕著なオシレーションの頻度の上昇がみられた。このBDNFによるオシレーション増強にはやはりグルタミン酸トランスポーターの逆転が関与していることが明らかとなった。BDNFの受容体(TrkB)を介した細胞内シグナルには主に、MAPK、P13KおよびPLC-γ経路が知られている。詳細な解析により、BDNFによるグルタミン酸放出作用はPLC-γ経路活性依存的であることが明らかとなった。BDNF以外の栄養因子の神経伝達機能への影響について詳しい解析はほとんどなされていない。私は、bFGF (basic fibroblast growth factor)が培養大脳皮質ニューロンにおいて、グルタミン酸放出を引き起こし、それには開口放出機構が重要であることを見出した。また、bFGFはMAPK経路の活性化により神経伝達の制御を行っていることも見出した。

神经营养因素，例如神经营养蛋白，有时是脑衍生的神经营养因子（BDNF）对于中枢神经系统中的突触可塑性很重要，并且它们对神经递质功能的影响引起了人们的注意。在先前的研究中，我发现BDNF导致培养的中枢神经细胞释放谷氨酸。谷氨酸在大脑的每个部分充当重要的神经递质，并控制兴奋性传播。通常，神经递质释放需要与细胞去极化相关的所谓开放释放。我发现BDNF的谷氨酸释放作用涉及谷氨酸转运蛋白的反转，谷氨酸转运蛋白是一种与开放释放机制不同的机制。接下来，为了研究该谷氨酸释放系统在神经元网络水平上的性能，使用神经元之间的钙同步的振荡用于评估网络的功能评估。当培养两天大的大鼠中的脑皮质神经元时，从培养后的5天开始观察到显着的同步钙振荡。这种振荡显示谷氨酸自发神经传递。在此增加BDNF导致振荡频率显着增加。已经揭示了谷氨酸转运蛋白的反转也参与了BDNF振荡的增强。通过BDNF的受体（TRKB）的细胞内信号主要在MAPK，P13K和PLC-γ途径中知道。详细的分析表明，BDNF的谷氨酸释放效应取决于PLC-γ途径活性。除BDNF对神经递质功能以外的营养因子的影响几乎没有详细的分析。我发现BFGF（基本成纤维细胞生长因子）在培养的皮质神经元中引起谷氨酸释放，并且开放释放的机制很重要。还发现BFGF通过激活MAPK途径来调节神经传递。