シナプス前における活動電位と細胞内Ca^<2+>濃度の光学的同時測定とその修飾の機序

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シナプス前終末の電位変化の大きさと形は、カルシウムイオンの流入量を調節しシナプス前終末からの伝達物質の放出を調節すると考えられる。今回、電位感受性色素を用いた光学的電位測定法をラット脊髄切片に適用し、興奮性アミノ酸受容体拮抗薬(AP5+CNQX)を還流投与してシナプス後応答を阻害し、シナプス前終末で起きる電位変化すなわちシナプス前活動電位を光学的に記録し、その調節メカニズムを調べた。シナプス前終末におけるカルシウムイオンの流入量は、シナプス前活動電位のカルシウム電流による成分の大きさを調べることでに間接的の測定することができる。実験はすべて興奮性アミノ酸受容体拮抗薬(AP5+CNQX)還流投与下で行なった。外液中のカルシウムイオンの除去をすると、シナプス前活動電位の再分極相がおもに影響を受け、ゆっくりとなった。この作用は、カルシウム電流の減少だけでは説明がつかず、カルシウム依存性のチャネルの存在が示唆された。様々なカルシウム依存性カリウムチャネル阻害薬を使いチャネルの同定を試みたが、特異的な作用は認められなかった。BAPTAの作用はなかったので、細胞内で放出されるカルシウムは関係がないことが分かった。また、カリウムチャネル阻害薬のTEAあるいは4APを投与すると、シナプス前活動電位の振幅と持続時間が増大した。これらのことより、シナプス前終末には様々な種類のカリウムチャネルが存在し、シナプス前活動電位および伝達物質の放出量に影響を与えていることがわかった。