中枢神経回路維持のニューロン活動依存性:散発発現トランスジェニック動物による解析

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従来、学習・記憶の素過程としてシナプス特異的なミクロの可塑性が研究されてきた。生体内ではミクロの可塑的変化は周囲の神経回路を巻き込んでマクロのシナプス可塑的変化を引き起こし、シナプス回路維持に影響を与える可能性が示唆されている。本研究では小脳皮質をモデルとしてマクロのシナプス可塑性を実証的に解明することを目指す。生体内において一部のプルキンエ細胞に散発的に内向き整流性K+チャネルIRKIを発現させ、シナプス特異的可塑性によって生じるような興奮性変化を誘導し、周囲のシナプス回路にどのような影響を与えるかを解析する。tetOpプロモーター制御下にIRKIとGFPの遺伝子を組み込んだコンストラクトを受精卵に注入し、tetOp-IRK1-GFPマウスを作出した。このマウスをHSE-tTA B linマウス(Sakai, et. al.,2004)と交配した。NSE-tTAB lineマウスは小脳プルキンエ細胞のごく一部でtTA因子の産生が起こるので、交配マウスではtTA因子産生プルキンエ細胞に限局してIRKIおよびGFPが発現すると期待される。期待通り、3週〜2ケ月齢の交配マウスの小脳スライスからGFP陽性プルキンエ細胞が観察された。一部のプルキンエ細胞ではプルキンエ細胞層外への細胞体のdisplaceや変性が見られた。成熟個体からは単一登上線維によるシナプス支配が完成していないプルキンエ細胞が見つかった。プルキンエ細胞の細胞膜が脆弱化し、パッチクランプ記録が困難な場合が多かった。培養中枢ニューロンにおいて強制発現させたIRK1チャネルが予想外に強い過分極作用をもたらすことが明らかになりぐこれがプルキンエ細胞の変性の一因と考えられた。この問題を回避しつつシナプス構築を検討するため、電位依存性ナトリウム・チャネルRNAiなどの応用に着手した。