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海馬神経細胞ーアストロサイトによる４種類の三者間シナプスの形成機構

海马神经元与星形胶质细胞四种三联突触的形成机制

基本信息

批准号：
22K15213
负责人：
塩谷元
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

脳には興奮性と抑制性の２種類の神経細胞があり、その軸索終末がそれぞれ同種または異種の神経細胞の樹状突起と接着して４種類のシナプスを形成する。脳神経回路はこの４種類のシナプスによるネットワークによって形成されている。多くのシナプスはアストロサイト微細突起（PAPs）と接着して相互作用しながら三者間シナプスを形成している。また、この相互作用が恒常的で正確なシナプスの伝達と可塑性に関与している。脳の神経ネットワークを理解する上で、これらの４種類の三者間シナプスを形成する接着分子の同定とその機能を解明することは重要である。本年度は、研究代表者が所属する研究室で開発された生体に極めて近い形態を示すアストロサイトと神経細胞のin vitroの共培養系を用いて、興奮性神経細胞の軸索終末、興奮性神経細胞の樹状突起およびPAPsで形成される三者間シナプスの形成機構を解明して公表した（Development, 2023）。この共培養系において、アストロサイトの突起が細かい分枝を形成するためには、神経細胞から放出されたグルタミン酸と、アストロサイトの代謝型グルタミン酸受容体mGluR5の活性化が関与していた。また、興奮性神経細胞の軸索終末には、ネクチン様細胞間接着分子NeclファミリーであるNecl-3が、アストロサイトのPAPsにはNecl-2が発現して互いにトランスに結合してシナプスとPAPsを接着させていた。さらに、Necl-3にトランス結合したNecl-2はグルタミン酸輸送体であるEAAT1とEAAT2およびカリウムイオンチャネルであるKir4.1などの機能分子をPAPsへリクルートしていた。

Both excitatory and inhibitory types of neurons form dendrites, axonal terminals, and dendritic processes in heterogeneous neurons. There are four types of neurologic circuits in the brain. Many small protrusions (PAPs) interact with each other to form a complex structure. The interaction between them is constant, correct, and plastic. The function of the four kinds of molecules is important for understanding the relationship between the three kinds of molecules This year, the research laboratory to which the research representative belongs has developed a study on the use of co-culture systems of excitatory neurons in vitro, axonal terminals of excitatory neurons, dendrites of excitatory neurons, and PAPs (Development, 2023). In this co-culture system, the formation of thin and branched protrusions on the Astrocyte is related to the release of glutamate from the neurons and the activation of the metabolic glutamate receptor mGluR5 of the Astrocyte. The axonal terminals of excitatory neurons are linked to Necl-3 and Necl-3 and PAPs are linked to Necl-2. Necl-3 and Necl-2 are the functional components of PAPs that can be used as acid transporters for EAAT1 and EAAT2.