シナプス膜上AMPA型グルタミン酸受容体数とサブユニット構成の定量的動態解析

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神経細胞膜上の分子局在の解析には電子顕微鏡レベルの観察が必要だが、従来法のpre-embedding法や、post-embedding法では、細胞膜上の分子と細胞質中の分子を見分けることは出来ず感度も低く定量性に欠けるため、シナプス機能を分子レベルで定量的に理解する事は不可能であった。そこで、細胞膜上の分子局在を電子顕微鏡レベルで2次元的に定量的に解析できるSDS処理凍結割断レプリカ免疫標識法(SDS-FRL法)を脳組織に適用し、電子顕微鏡レベルで細胞膜上のAMPA型グルタミン酸受容体(AMPA受容体)の局在を定量的に解析できるよう最適化し、1)歯状回分子層におけるAMPA受容体の局在様式、2)サイレントシナプス(NMDA受容体を発現しAMPA受容体を発現していない神経伝達に直接関与しないシナプス)の有無、3)LTP誘導後のAMPA受容体の動態変化を解析した。その結果、1)歯状回分子層中のAMPA受容体のシナプス外AMPA受容体密度が高いこと(シナプス内外の平均密度比=5:1〜10:1)、顆粒細胞樹状突起の遠位でシナプス外AMPA受容体がより多くの局在していること、シナプスにおける密度には領域差がないことを明らかにし、また、2)CA1領域の全てのシナプスにAMPA受容体が発現している結果を明らかにし、サイレントシナプスは既存法の低感度がもたらしたアーチファクトであることを示唆した。更に、3)LTP誘導実験によりAMPA受容体密度の低いシナプスがLTP誘導により増強されることを示唆する結果を得た。