マウス内側前頭前野におけるニコチンによる認知記憶向上作用メカニズムの解明

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本研究は、認知機能を司る脳領域である内側前頭前野（mPFC）に焦点を当て、mPFCから他の脳領域への出力を担う神経細胞の活動や、同じく認知機能に関与している海馬からの神経伝達におけるシナプス可塑性に対してニコチンが与える影響を明らかにし、ニコチンによる認知記憶向上メカニズムを解明することを目的としている。本年度は、電気生理学的手法を用いたマウスmPFCにおけるニコチンによる興奮性増大作用メカニズム、シナプス可塑性制御の検討、および、行動薬理学的手法を用いたニコチンの認知記憶向上作用メカニズムの検討を実施した。電位依存性カリウム（Kv）4.3チャネルには特異的な阻害薬が存在しないことから、shRNAを搭載したAAVベクターを用いてmPFC錐体細胞特異的なKv4.3チャネルノックダウンを実施した。蛍光標識されたAAV感染細胞からホールセルカレントクランプ記録を行い、近傍頻回電気刺激に対する興奮性シナプス後電位（EPSP）の加算を測定したところ、ニコチンのバス適用により、連続刺激に対するEPSPの振幅が全体的に減少した。基準となる一回目の刺激に対するEPSP振幅が変化したことで、加算の程度を正しく評価できない結果となった。一方で、マウスの認知記憶の評価試験である新奇物体認識試験において、mPFC錐体細胞でKv4.3チャネルをノックダウンしたマウスでは認知記憶が増強することが示された。また、ニコチンを慢性投与したマウスのmPFC V層錐体細胞では、連続2回の電気刺激により誘発される興奮性シナプス後電流の振幅比が生理食塩水投与マウスからの細胞と比較して減少しており、さらに、AMPA/NMDA電流比は増加していた。これらの結果から、ニコチン慢性投与によりプレシナプスからのグルタミン酸放出確率の増加と、ポストシナプスでの神経伝達の増強、すなわち、長期増強が誘導されることが示唆された。