マウスを用いた嗅覚情報処理における神経回路の分子基盤の解明

用小鼠阐明嗅觉信息处理中神经回路的分子基础

基本信息

批准号：
11J09659
负责人：
青木真理
金额：
$ 0.83万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

哺乳類は外界の情報を、脳において2次元の神経地図という画像に変換して識別している。マウス嗅覚系では、鼻腔の嗅上皮に存在する嗅神経細胞(嗅細胞)は、約1000個ある嗅覚受容体遺伝子のうち、それぞれ1種類のみを発現する。また、同じ嗅覚受容体を発現する嗅細胞の軸索は、嗅球において特定の箇所に収敏して糸球を形成する。従って、嗅上皮で受容された匂い情報は、嗅球において約1000個ある糸球の発火パターンという神経地図に変換される。この神経地図形成において、嗅上皮における嗅細胞の位置と嗅球における投射先との間に、空間的な対応関係が存在する。しかしながら、背側嗅細胞がどのように投射経路を見出し、背腹軸投射の基点となる嗅球上の位置を定めるのか、という問題は未解決のままであった。本研究では、嗅細胞軸索の初期投射に関与することが示唆されていた軸索誘導受容体Robo1がどのように機能するのかを解明した。本研究ではまず、Robo1欠損マウスを解析した。その結果、背側嗅細胞の軸索が嗅球腹側にも誤って投射することが判明した。次に、Robo1の発現解析をした結果、嗅細胞ではなくグリア細胞で発現が観察された。更にRobo1陽性グリア細胞は、嗅上皮から嗅球に向かって伸長する嗅細胞の軸索に付随して、嗅上皮から嗅球へ運ばれることが判明した。また、Robo1の反発性リガンドであるSht分子の発現を解析した結果、嗅細胞軸索の投射経路の外側領域で発現することが観察された。これらの結果から、Robo1陽性グリア細胞が背側嗅細胞の軸索に付随して、Robo1/Slitの反発性相互作用により軸索を嗅球背側へ誘導することが示された。本研究で明らかにされた、嗅細胞の軸索に付随したグリア細胞による投射誘導は、これまでに知られていない神経投射機構として極めて重要である。

哺乳动物将有关外界的信息识别为一个称为大脑中两个维神经图的图像。在小鼠嗅觉系统中，鼻腔中嗅觉上皮中存在的一种嗅觉神经细胞（嗅觉细胞）仅表示一种类型的嗅觉受体基因。此外，表达相同嗅觉受体的嗅觉细胞的轴形成嗅球中的肾小球。因此，在嗅觉表皮中接受的气味信息被转换为嗅觉器中约有1,000个肾小球火型的神经图。在该神经图的形成中，嗅觉上皮中嗅觉细胞的位置与嗅球中的投影目的地之间存在空间对应关系。但是，嗅觉细胞如何找到投影途径并确定嗅球上的位置的问题（这是腹部轴项目的基础）仍未解决。在这项研究中，我们阐明了轴引导的受体Robo1（在嗅觉细胞轴搜索，功能的初始投影中）的建议。在这项研究中，首先分析Robo1缺乏小鼠。结果，发现嗅觉细胞的轴将意外投射在嗅觉腹部上。接下来，由于ROBO1表达分析，在神经胶质细胞中观察到表达，而不是嗅觉细胞。此外，发现Robo1阳性神经胶质细胞从嗅觉表皮转运到嗅球，以及从嗅觉上皮延伸到嗅觉的嗅觉细胞的轴。分析SHT分子的表达是Robo1的叛逆配体，观察到在嗅觉细胞轴搜索的投影途径的外部区域表达。这些结果表明，由于Robo1/Slit的叛逆相互作用，Robo1阳性神经胶质细胞伴随着背嗅细胞的轴，以将轴诱导到嗅觉器的背面。胶质细胞的投射引导以及本研究中揭示的嗅觉细胞轴的轴是非常重要的，作为一种未知的神经辐射机制。