黒質神経細胞の培養とパッチレコ-ディング及び細胞内カルシウムイオン動態の解析

近年の神経生物学の研究から細胞の死に細胞内カルシウムイオン濃度の変動が関与していることが推測されているが、その機序の解明は始まったばかりである。本研究はパ-キンソン病において細胞死の起こる神経核である黒質の神経細胞をラット脳から単離し(あるいは培養の後)、ホ-ルセルパッチレコ-ディングによる細胞膜カルシウムチャネル電流の分析とカルシウムイオン濃度指示薬furaー2による細胞内カルシウムイオン濃度の光学的測定を行い、細胞内カルシウムイオン濃度の恒常性維持機構を研究した。実験には基底核神経細胞も比較のため用いた。これらの神経細胞では、膜脱分極に伴い膜電位依存性のカルシウムイオンチャネルが開き、細胞外液のカルシウムイオンが細胞内へ流入する。その量を膜電流量として記録測定する事ができた。このカルシウムイオンの流入にともない細胞内カルシウムイオン濃度の上昇が観察された。細胞内カルシウムイオン濃度の上昇は、流入カルシウムイオン量にほぼ比例しているが、流入カルシウムイオン量が大きくなると細胞内カルシウムイオン濃度の上昇が飽和する傾向が観察された。この脱分極刺激停止の後、細胞内カルシウムの濃度は約3から10秒の後に元のレベルに回復した。この回復過程は、温度依存性を示し、またこの回復過程がATPの阻害剤バナデイトや、水素イオンの濃度勾配を破壊するカルボニルサイアナイドにより阻害されることから、カルシウムイオンポンプによる汲み取りにより細胞内カルシウムイオン濃度が細胞外に較べて極めて低い濃度に保たれていることが推測された。また細胞外液のナトリウムイオン濃度を減少されると、細胞内カルシウムイオン濃度の回復が緩やかになることから、NaーCaイオン交換機構もこの回復過程に関与することが推測された。このように細胞内カルシウム濃度は、流入と汲み取りの間のバランスにより調節されていることが明らかになった。

近年の神経生物学の研究から細胞の死に細胞内カルシウムイオン濃度の変動が関与していることが推測されているが、その機序の解明は始まったばかりである。本研究はパ-キンソン病において細胞死の起こる神経核である黒質の神経細胞をラット脳から単離し(あるいは培養の後)、ホ-ルセルパッチレコ-ディングによる細胞膜カルシウムチャネル電流の分析とカルシウムイオン濃度指示薬furaー2による細胞内カルシウムイオン濃度の光学的測定を行い、細胞内カルシウムイオン濃度の恒常性維持機構を研究した。実験には基底核神経細胞も比較のため用いた。これらの神経細胞では、膜脱分極に伴い膜電位依存性のカルシウムイオンチャネルが開き、細胞外液のカルシウムイオンが細胞内へ流入する。その量を膜電流量として記録測定する事ができた。このカルシウムイオンの流入にともない細胞内カルシウムイオン濃度の上昇が観察された。細胞内カルシウムイオン濃度の上昇は、流入カルシウムイオン量にほぼ比例しているが、流入カルシウムイオン量が大きくなると細胞内カルシウムイオン濃度の上昇が飽和する傾向が観察された。この脱分極刺激停止の後、細胞内カルシウムの濃度は約3から10秒の後に元のレベルに回復した。この回復過程は、温度依存性を示し、またこの回復過程がATPの阻害剤バナデイトや、水素イオンの濃度勾配を破壊するカルボニルサイアナイドにより阻害されることから、カルシウムイオンポンプによる汲み取りにより細胞内カルシウムイオン濃度が細胞外に較べて極めて低い濃度に保たれていることが推測された。また細胞外液のナトリウムイオン濃度を減少されると、細胞内カルシウムイオン濃度の回復が緩やかになることから、NaーCaイオン交換機構もこの回復過程に関与することが推測された。このように細胞内カルシウム濃度は、流入と汲み取りの間のバランスにより調節されていることが明らかになった。