機能分子イメージングを用いたグリア・ニューロン相互作用の解析

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グリア細胞、特にアストログリア細胞が成熟シナプス近傍にその突起を伸展させて、シナプス機能の調節を行う事は近年の多くの研究結果によって明らかになった。一方でグリア細胞の分泌する拡散性の因子によって、シナプス形成・成熟過程が促進されることもいくつかの報告によって示されている。しかしながら、シナプス形成過程にアストログリアの突起が直接的に軸索あるいは樹状突起に接触することによって、局所的なシナプスの成熟が誘導される可能性についてはこれまで検討されてこなかった。この問題にアプローチするために、海馬錐体細胞をrhodamine-dextranで、またアストログリアをGFPによって標識し、二光子顕微鏡によるタイムラプス観察を行い、アストログリアの直接的な接触が、局所的にフィロポディア・スパインの維持・成熟を制御することを既に報告した(J.Neurosci 2007)。更にこの現象とシナプス後肥厚部(PSD)の形成過程との関連を調べるため、大脳皮質スライス培養系を用いてPSDのマーカー分子となるHomer-GFPを錐体細胞に発現させてアストログリアの突起の接触とスパイン/PSD構造の形成の間の関連を解析した。アストログリアと接触したスパインは、接触がないスパインと比較して有意にPSDの集積を起こしやすく、かつスパインおよびPSD構造は長期的に安定化された。スパインとアストログリアめ接触時間が長いことはPSDの集積とスパインの分化に必須であった。アストログリアは自己の排他的領域内に存在する多数のスパイン・PSD構造の形成と維持を、単一シナプスレベルで制御していることになる。グリア細胞が神経回路網に対して精密な機能制御を行っていることがこれら一連の実験により明確に示された。