樹状突起束発達の分子メカニズム

树突束发育的分子机制

• 批准号: 19700303
• 负责人: 宮下 俊雄
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19700303/
• 关键词: 大脳皮質; 樹状突起; 皮質カラム構造; 皮質モジュール構造; NT-3; 膨大後皮質; バレル野; 遺伝子発現プロファイル

本年度は研究計画に示したとおり、NT-3のラット大脳皮質における樹状突起束形成に係わる機能解析を軸に研究を行った。NT-3は生後初期の膨大後皮質(GRS)に強く発現しているが体性感覚バレル野では発現が認められない。そこでNT-3の異所的な強制発現をin utero electroporationにより行った。その結果GRSと形態の似た樹状突起束の形成を第2層に誘導できた。また個々の細胞の樹状突起の形態をNT-3強制発現体と野生型で比べるとNT-3強制発現体では樹状突起がより複雑に発達している事が明らかになった。またこの樹状突起束の間には視床皮質連絡繊維が神経終末を形成する事がVGluT2に対する抗体染色で示された。この分布パターンはGRSの視床皮質終末の分布パターンとは逆であるが(GRSでは樹状突起束と視床皮質終末が重なる)、NT-3は樹状突起の発達と視床皮質連絡繊維の神経終末形成を制御し第一層に樹状突起束形成を誘導する事が示唆された。機能阻害実験の為にNT-3の受容体であるTrkCの機能阻害型と思われる細胞外領域、もしくはチロシンキナーゼ領域を欠いた変異体を作成しGRS第2層に強制発現させた。樹状突起束の形成に関しては現在解析中であるが、個々の樹状突起では枝分かれが多く誘導されている印象を持っている。しかしこの機能阻害実験で最も顕著な表現系としてはそのスパイン形成である。GRS第2層の錐体細胞はよその領域に比ベスパインが少ない領域であるがこの機能阻害体を発現させた場合フィロポディア用の突起が過剰形成される。以上の事よりNT-3は樹状突起の枝分かれと同時にスパイン形成も制御しGRSの領域並びに層特異性を形作っているのかもしれない。また本研究と関連しGRSへの神経繊維連絡を解析し、GRSへ海馬CA1領域より抑制性の投射がある事を明らかにし報告した。

今年，正如研究计划所示，我们的重点是NT-3大鼠大脑皮层树突束形成的功能分析。 NT-3在出生后早期在壶腹后皮质（GRS）强烈表达，但在体感桶区没有观察到表达。因此，我们通过子宫内电穿孔进行NT-3的强制异位表达。结果，我们能够在第二层中诱导形成与 GRS 形态相似的树突束。此外，当我们比较NT-3强制表达组和野生型之间单个细胞树突的形态时，很明显NT-3强制表达组的树突发育得更复杂。此外，VGluT2 的抗体染色表明丘脑皮质通讯纤维在这些树突束之间形成神经末梢。尽管这种分布模式与GRS中丘脑皮质末梢的分布模式相反（GRS中树突束和丘脑皮质末梢重叠），但NT-3对于树突发育和丘脑皮质通讯纤维的神经末梢很重要，有人认为它控制着丘脑皮质通讯纤维的神经末梢。形成并诱导第一层中树突束的形成。对于功能抑制实验，我们创建了缺乏 TrkC（NT-3 受体）胞外结构域或酪氨酸激酶结构域的突变体，NT-3 被认为可以抑制 TrkC 的功能，并迫使其在 GRS 第二层中表达。目前正在分析树突束的形成，但我们的印象是单个树突是高度分支的。然而，该功能抑制实验中最引人注目的表达系统是脊柱形成。与其他区域相比，GRS 第二层的锥体细胞具有较少的 vespain，但当这种功能性抑制剂表达时，会过度形成丝状伪足的投射。综上所述，NT-3可以控制树突的分支以及脊柱的形成，从而塑造GRS的区域和层特异性。此外，结合这项研究，我们分析了神经纤维与 GRS 的连接，并报告说，海马 CA1 区域对 GRS 存在抑制性投射。