Feedback inhibition through glia-glia interaction

正常な神経活動には興奮－抑制の適切なバランス制御が必須である。その制御メカニズムの1つのフィードバック抑制にはグリア細胞を介したアデノシン産生の寄与が指摘されているものの、その実態は不明である。この実態解明のため、高解像度による細胞外ATP/アデノシンの時空間情報を先端的イメージング技術によって解析した。新規ATPおよびアデノシン蛍光センサーをマウスのニューロンもしくはアストロサイトに発現させ、急性海馬スライス標本を用いて持続的な電気刺激によって誘発される細胞外ATP/アデノシンの時空間変化を可視化した。電気刺激誘発のATP/アデノシン増加はともに活動電位依存的であったが、グルタミン酸受容体拮抗薬への応答性が異なった。AMPA/KA/NMDA受容体遮断は、ATP増加に殆ど影響を与えなかったが、アデノシン増加をほぼ消失させた。昨年度の研究によりミクログリアがアデノシン増加に影響していることが判明していたため、そのメカニズムを詳細に解析した。その結果、ニューロン活動に応じて放出されたCX3CL1がミクログリアのCX3CR1に作用してアデノシン放出を惹起する可能性を見出した。既報では、ミクログリアに高発現するCD39によって細胞外ATPが代謝され、その結果アデノシンが増加することが示されている。しかし、CD39阻害薬は刺激誘発アデノシン増加に影響しなかったことから、我々の実験系においてはCD39を介した細胞外ATP代謝経路がアデノシン増加に与える影響は小さいと考えられた。以上より、高解像度細胞外ATP/アデノシンのイメージング法により、神経活動に依存した細胞外アデノシン増加の新たなメカニズムを明らかにした。

正常な神経活動には興奮－抑制の適切なバランス制御が必須である。その制御メカニズムの1つのフィードバック抑制にはグリア細胞を介したアデノシン産生の寄与が指摘されているものの、その実態は不明である。この実態解明のため、高解像度による細胞外ATP/アデノシンの時空間情報を先端的イメージング技術によって解析した。新規ATPおよびアデノシン蛍光センサーをマウスのニューロンもしくはアストロサイトに発現させ、急性海馬スライス標本を用いて持続的な電気刺激によって誘発される細胞外ATP/アデノシンの時空間変化を可視化した。電気刺激誘発のATP/アデノシン増加はともに活動電位依存的であったが、グルタミン酸受容体拮抗薬への応答性が異なった。AMPA/KA/NMDA受容体遮断は、ATP増加に殆ど影響を与えなかったが、アデノシン増加をほぼ消失させた。昨年度の研究によりミクログリアがアデノシン増加に影響していることが判明していたため、そのメカニズムを詳細に解析した。その結果、ニューロン活動に応じて放出されたCX3CL1がミクログリアのCX3CR1に作用してアデノシン放出を惹起する可能性を見出した。既報では、ミクログリアに高発現するCD39によって細胞外ATPが代謝され、その結果アデノシンが増加することが示されている。しかし、CD39阻害薬は刺激誘発アデノシン増加に影響しなかったことから、我々の実験系においてはCD39を介した細胞外ATP代謝経路がアデノシン増加に与える影響は小さいと考えられた。以上より、高解像度細胞外ATP/アデノシンのイメージング法により、神経活動に依存した細胞外アデノシン増加の新たなメカニズムを明らかにした。