マウス嗅覚系における嗅細胞の軸索投射メカニズムの解明

阐明小鼠嗅觉系统中嗅细胞的轴突投射机制

基本信息

批准号：
10J09693
负责人：
井ノ口霞
金额：
$ 0.9万
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：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

我々高等動物は外界からの様々な情報を五感を介して識別し、行動している。この高度な情報処理は正確な神経回路構築により支えられている。マウスの嗅覚系において、匂い受容を担う嗅細胞はたった一種類の嗅覚受容体(OR)遺伝子を発現し、同一のORを発現する嗅細胞の軸索は嗅球上の特定の位置に投射し、糸球構造を形成する。つまり、匂い分子と発現するORとの結合情報は、嗅球においてはどの糸球が発火したかという位置情報(匂い地図)へと変換されている。この匂い情報は二次神経細胞である僧帽細胞を介し、高次中枢である嗅皮質へと伝えられている。本研究では、神経地図を介して接続する嗅細胞と僧帽細胞が、どのように適切なシナプス形成を行うかという問題解明のために、先行研究により機能的な違いが存在すると言われている嗅球の背腹軸方向の神経接続について研究を行った。私は、嗅球腹側に配列される僧帽細胞が嗅上皮腹側に位置する嗅細胞と同様にNrp2を発現しており、嗅球腹側において、Nrp2陽性の嗅細胞軸索とNrp2陽性の僧帽細胞が対峙していることを見出した。更に遺伝子操作マウスの解析により、嗅細胞由来のSema3Fが嗅細胞の軸索投射のみならず、僧帽細胞の細胞体の誘導及び配置にも関与していることを明らかにした。さらにNrp2を発現している僧帽細胞は嗅皮質の特定の領域に偏って投射していることが明らかになった。本研究により、嗅上皮背側に位置する嗅細胞が発現する分泌性のligand Sema3Fが、嗅細胞の軸索と僧帽細胞を共に背腹軸に沿って配向させ、両者間の適切なシナプス形成を可能にしていることを明らかにした。この知見は、神経地図を介して接続する2種類の神経細胞の集団が、シナプス形成の為にどの様に持ち寄られるのかという、脳研究全体の重要問題に糸口を与えたという意味で重要であると考えられる。

我们，高等动物，使用我们的五种感官来识别来自外界的各种信息并采取行动。这种先进的信息处理是由精确的神经回路构造支持的。在小鼠嗅觉系统中，负责嗅觉接收的嗅觉细胞只表达一种类型的嗅觉受体（OR）基因，表达相同OR的嗅觉细胞的轴突投射到嗅球上的特定位置，形成肾小球结构。换句话说，气味分子和表达的 OR 之间的结合信息被转换为位置信息（嗅觉图），指示嗅球中哪些小球正在放电。这种气味信息通过二尖瓣细胞（次级神经元）传递到嗅觉皮层（一个高级中心）。在这项研究中，我们的目的是阐明嗅觉细胞和二尖瓣细胞如何通过神经图连接适当地形成突触。之前的研究表明，它们之间存在功能差异，我们研究了背腹神经连接。嗅球的。我发现排列在嗅球腹侧的二尖瓣细胞表达Nrp2，就像位于嗅上皮腹侧的嗅细胞一样，在腹侧嗅球中，Nrp2阳性的嗅细胞轴突和Nrp2阳性的二尖瓣细胞表达Nrp2 Nrp2。我们发现帽细胞彼此相对。此外，对基因工程小鼠的分析表明，源自嗅觉细胞的Sema3F不仅参与嗅觉细胞的轴突投射，还参与二尖瓣细胞细胞体的引导和排列。此外，研究表明表达 Nrp2 的二尖瓣细胞投射到嗅觉皮层的特定区域。这项研究表明，位于嗅上皮背侧的嗅觉细胞表达的分泌配体Sema3F，使嗅觉细胞和二尖瓣细胞的轴突沿着背腹轴定向，导致它们之间形成适当的突触，这表明这是可能的。。这一发现很重要，因为它为整个大脑研究中的一个重要问题提供了线索：通过神经图连接的两种类型的神经元群如何聚集在一起形成突触。