Ｉｎ　ｖｉｖｏイメージングで解明するプルキンエ細胞のダイナミックな形態発達機構

体内成像揭示浦肯野细胞动态形态发育机制

基本信息

批准号：
14J07589
负责人：
竹尾ゆかり
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

発達中の小脳プルキンエ細胞において、生後8日目前後に樹状突起が1本化する過程で、シナプス入力がどのように樹状突起の形成を制御するのかを検討した。この時期には、プルキンエ細胞に投射する主な興奮性入力軸索である登上線維および平行線維も、シナプスを形成成熟させる。そこで、これらのシナプスの形成の有無が、プルキンエ細胞樹状突起の退縮あるいは伸長を決定づけるのではないかと考え、この仮説を検証した。まず、すべての登上線維に蛍光蛋白質YellowCameleonを発現するマウスを用いて、プルキンエ細胞樹状突起形成過程の登上線維を観察したところ、樹状突起1本化過程においては、登上線維は主にプルキンエ細胞の細胞体へ投射しており、樹状突起へはほとんどシナプスを形成していないことが明らかになった。したがって樹状突起における登上線維シナプスの役割は否定された。一方、プルキンエ細胞への平行線維シナプスの影響に関し、同シナプスが顕著に減少するCbln1ノックアウトマウスを利用してその具体的役割を検討したところ、生後14日目以降においてはプルキンエ細胞樹状突起の形態を制御することが示唆された。また、プルキンエ細胞の神経活動が樹状突起形態を制御する分子機構を検討した。プルキンエ細胞において神経活動を抑制するためKir2.1を過剰発現させると、樹状突起1本化が抑制される。一方、Kir2.1と同時に、CaMK2alphaの恒常活性型変異体を過剰発現していれば、樹状突起1本化が正常に起きることが明らかになった。したがって、CaMK2alphaが、神経活動の下流で働くことが、樹状突起1本化に必要であることが示唆された。これらの研究成果から、プルキンエ細胞樹状突起の形成における、シナプス入力や、神経活動の役割とその分子機構を明らかにすることができた。

我们研究了在生命第 8 天左右的树突形成过程中，突触输入如何控制正在发育的小脑浦肯野细胞中树突的形成。在此期间，投射到浦肯野细胞的主要兴奋性输入轴突，即攀爬纤维和平行纤维，也形成突触并成熟。我们假设这些突触的存在或不存在将决定浦肯野细胞树突的收缩或伸长，并检验了这一假设。首先，我们使用在所有攀爬纤维中表达荧光蛋白 YellowCameleon 的小鼠观察了浦肯野细胞树突形成过程中的攀爬纤维，结果表明细胞投射到浦肯野细胞的细胞体上，并且几乎不形成树突突触。因此，树突中攀爬纤维突触的作用被排除。另一方面，关于平行纤维突触对浦肯野细胞的影响，我们使用突触显着减少的Cbln1敲除小鼠研究了平行纤维突触的具体作用。我们还研究了浦肯野细胞神经活动控制树突形态的分子机制。浦肯野细胞中过度表达 Kir2.1 可抑制神经活动，从而抑制单个树突的形成。另一方面，发现当CaMK2α的组成型活性突变体与Kir2.1同时过表达时，树突形成正常发生。因此，有人认为 CaMK2α 作用于神经活动的下游，并且是树突形成所必需的。从这些研究结果中，我们能够阐明突触输入和神经活动在浦肯野细胞树突形成中的作用及其分子机制。