プルキンエ細胞と登上線維のタイムラプス観察によるシナプス刈り込み機構の解明

通过浦肯野细胞和攀爬纤维的延时观察阐明突触修剪机制

基本信息

批准号：
22KJ1195
负责人：
越膳真弓
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Tokyo Medical and Dental University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1195/
关键词：
シナプス刈り込み小脳登上線維プルキンエ細胞二光子顕微鏡

项目摘要

哺乳類の脳が発達していく過程において、いったん多数形成したシナプスのうち不要なものを削除して必要な物だけを残していく「シナプス刈り込み」が重要であることが知られている。小脳プルキンエ細胞－登上線維シナプスはシナプス刈り込みの代表的なモデルである。生後間もない哺乳類の小脳プルキンエ細胞は複数の登上線維からの入力を受けているが、発達に伴って入力の弱い登上線維が刈り込みされ、最終的に一本の登上線維からのみ入力を受けるようになる。このメカニズムの解明のため、我々は神経細胞に活動電位を発生させるために必要なカルシウムイオンの細胞内濃度変化をコントロールする遺伝子Ｙに着目した。この遺伝子Ｙは全身で欠損させると致死的となるため、小脳プルキンエ細胞特異的に遺伝子Ｙを欠損させたトランスジェニックマウスを作成した。このマウスの小脳プルキンエ細胞－登上線維シナプスに注目して、一つのプルキンエ細胞に入力する登上線維の本数の経時的な変化を観察し、遺伝子Ｙがシナプス刈り込みに与える影響について検討している。これまで主に研究手法として用いてきたin vivoカルシウムイメージングに加え、昨年度からは小脳スライスを用いた電気生理学的手法を併用している。今後は各発達段階における小脳スライスに対し電気生理学的手法を用いて、登上線維からプルキンエ細胞への入力の頻度や強度がシナプス刈り込みに及ぼす影響について、より多角的な検討を行っていく。

众所周知，“突触修剪”在开发哺乳动物大脑的过程中很重要，在哺乳动物的大脑过程中，众多突触都没有删除，只遗留了必要的突触。小脑Purkinje细胞攀爬纤维突触是突触修剪的代表性模型。新生哺乳动物的小脑Purkinje细胞会从多个攀岩纤维中获得输入，但是随着它们的发展，修剪了输入弱的攀岩纤维，最终只收到了一个攀岩纤维。为了澄清这种机制，我们专注于基因Y，该基因控制着产生神经元作用电位所需的钙离子的细胞内浓度的变化。如果整个体内缺乏，该基因是致命的，因此创建了特定缺乏小脑Purkinje细胞基因y的转基因小鼠。为了关注小鼠小脑Purkinje细胞到晶体纤维的突触，我们观察到随着时间的流逝，攀岩纤维的数量随着时间的流逝而变化，输入了单个Purkinje细胞，并检查了基因Y对突触修剪的影响。除了体内钙成像之外，直到现在，它主要用作研究方法，自去年以来，使用小脑切片的电生理技术已与之结合使用。将来，我们将在每个发育阶段使用电生理技术来对小脑切片进行多方面的检查，从而对突触修剪的攀爬纤维到浦肯野细胞的投入频率和强度进行多方面的检查。