小脳プルキンエ細胞における抑制性シナプス長期増強の分子機構の解明

阐明小脑浦肯野细胞抑制性突触长期增强的分子机制

• 批准号: 06260237
• 负责人: 狩野 方伸
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Jichi Medical University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06260237/
• 关键词: 小脳スライス; パッチクランプ; 抑制性シナプス; 長期増強; GABA受容体; Ca^<++>; calmodulin-dependent protein kinaseII; fura-2; 細胞内Ca^<++>濃度

本年度は以下の3項目について研究を行った。1.Ca^<++>/calmodulin-dependent protein kinaseII(CaM-KII)活性化によるGABA電流の増強について生後約2週齢ラットの小脳スライスプルキンエ細胞からwhole-ceII patch clampを行った。単離CaM-KIIをカルモジュリン、Ca^<++>、ATPγS存在下で自己燐酸化させ、活性化型としてパッチピペットからプルキンエ細胞に注入した。whole-ceII記録開始5分後から2分毎にバスにGABA(2-5μM)をあたえて内向きのクロライド電流をモニターした。対照として熱処理して変性させたCaM-KIIを同時に注入する実験を行った。活性化型CaM-KIIを注入するとGABA電流の振幅が増大し、記録開始20分後には5分後の値の約150%に達した。また、抑制性シナプス後電流(IPSC)の振幅も同様に増大がみられた。一方、対照群では、GABA電流およびIPSCの振幅に変化はなかった。2.ホスファターゼ阻害剤の効果について。タンパク脱燐酸化をホスファターゼ阻害剤の calyculin A (1μM) を用いてブロックすると、GABAによる電流応答が増大した。vehicleのみの対照実験では電流振幅にほとんど変化はなかった。以上の結果はプルキンエ細胞のGABA_A受容体の反応性はCaM-KIIによる燐酸化とホスファターゼによる脱燐酸化によって調節されていて、一過性Ca^<++>濃度上昇に引き続くCaM-KII活性化とそれによる燐酸化がIPSCの長期増強に関与することを強く示唆する。3.長期増強誘発時の細胞内Ca^<++>動態の解析長期増強の誘発には抑制性介在ニューロンの電気刺激とプルキンエ細胞のパルス状の脱分極の組み合わせが有効であるが、その際の細胞内Ca^<++>動態(Ca^<++>transientの振幅および時間経過)をfura-2を用いた細胞内Ca^<++>濃度測定により検討した。その結果、4Hzの組合せで細胞内Ca^<++>濃度が200nM程度に上昇すると長期増強が起きるが、1Hzの組合せで細胞内Ca^<++>濃度が100nM以下では起きないことがわかった。

This year, the following 3 projects were carried out. 1. Ca ^<++>/calmodulin-dependent protein kinase II (CaM-KII) activation results in the increase of GABA current about 2 weeks after its initiation. In the presence of CaM-KII, Ca^++> and ATPγS, self-phosphorylation and activation of CaM-KII were observed. Whole-ceII recording started 5 minutes later, 2 minutes later, GABA(2-5μM) was recorded. For heat treatment, CaM-KII is injected simultaneously. The amplitude of GABA current increased after CaM-KII injection, and reached about 150% after 20 minutes and 5 minutes of recording. The amplitude of IPSC increases with the amplitude of IPSC. The amplitude of GABA current and IPSC is different. 2. Calyculin A (1μM), a dephosphorylated protein, increases in current response The current amplitude of the vehicle is different from that of the vehicle. These results strongly suggest that the phosphorylation of CaM-KII in GABA_A receptor is related to the regulation of CaM-KII dephosphorylation and the increase of Ca2 ++ concentration. 3. Analysis of intracellular Ca ^++> dynamics during long-term enhancement of induction, inhibition of induction, electrical stimulation, and depolarization of cells during long-term enhancement of induction, and determination of intracellular Ca^++> concentrations during fura-2 activation. As a result, the intracellular Ca^++> concentration increased to 200nM in the 4Hz combination, and increased to 100nM or less in the 1 Hz combination.

项目成果

A,Aiba et al.: "Deficient cerebellar long-term depression and impaired motor learning in mGluR1 mutant mice." Cell. 79. 377-388 (1994)

A,Aiba 等人：“mGluR1 突变小鼠的小脑长期抑郁缺陷和运动学习受损。”

M,Kano: "Calcium-induced long-lasting potentiation of GABAergic currents in cerebellar Purkinje cells" Japanese Journal of Physiology. 44,Suppl.2. S131-S136 (1994)

M，Kano：“钙诱导小脑浦肯野细胞中 GABA 电流的持久增强”，日本生理学杂志。

M,Kano et al.: "Ryanodine receptor-mediated calcium release in rat cerebellar Purkinje neurones" Journal of Physiology. (in press). (1995)

M，Kano 等人：“大鼠小脑浦肯野神经元中兰尼定受体介导的钙释放”生理学杂志。

M,Kano: "Long-lasting rebound potentiation of GABAergic inhibitory synaptic currents in cerebellar Purkinje cells" Biomedical Research. 15,Suppl.1. 62-72 (1994)

M，Kano：“小脑浦肯野细胞中 GABA 能抑制性突触电流的持久反弹增强”生物医学研究。

M,Kano: "Plasticity of inhibitory synapses in the brain:a possible memory mechanism that has been overlooked" Neuroscience Research. 21. 177-182 (1995)

M，卡诺：“大脑中抑制性突触的可塑性：一种可能被忽视的记忆机制”神经科学研究。