小脳プルキンエ細胞樹状突起におけるカルシウムシグナリングの解析

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細胞内Ca^<2+>放出チャンネルである1型イノシトール3リン酸受容体(IP3R1)は小脳プルキンエ細胞に非常に豊富に発現しており、ERからのCa^<2+>放出の主要な機能を担っている。プルキンエ細胞樹状突起でのCa^<2+>動態はきわめて複雑な時間,空間的特性をもっており、細胞内メカニズムを厳密かつ精妙に制御している。平行線維入力時のプルキンエ細胞樹状突起のCa^<2+>動態において、細胞外からの流入・細胞内放出機構それぞれの関与の度合いを詳細に検討した。50Hz、3〜8発の刺激で見られるCa^<2+>の流入と細胞内からの放出による二相性のCa^<2+>上昇は、刺激回数を増加すると一相性となり、持続時間は刺激回数に比例し、50発刺激ではCa^<2+>上昇は6〜8秒程度持続し、Ca^<2+>濃度は200μMにまで上昇していると推定された。この大きなCa^<2+>上昇はほとんどがCa^<2+>流入によるものであり、更にNa^+濃度とCa^<2+>濃度変化を比較した結果、P型Caチャンネルを通ったCa^<2+>がその本態であることを明らかにした(Kuruma et al.,2003)。更に小脳皮質の生後発達に伴うCa^<2+>放出活性の変化を検討するため、異なる日齢のマウスを用いて二相性Ca^<2+>上昇を観察した。2〜3週齢のマウスのプルキンエ細胞ではCa^<2+>放出が相対的に大きく、4週齢以降では逆にCa^<2+>流入の方が大きかった。すなわち平行線維刺激で誘起されるプルキンエ細胞樹状突起のCa^<2+>動態は2週前後の幼弱なマウスにおいてはCa^<2+>放出がCa^<2+>流入よりも支配的であり、成長に伴ってそれが逆転することが示された。2週と4週齢のマウスを用いて平行線維・プルキンエ細胞シナプスのLTDの起こりやすさの差異を検討した。2週齢では平行線維刺激のみでLTDを起こす場合が見られ、同時に測定したCa^<2+>放出活性の大きさとLTDの度合いに相関が見られた。同じ刺激方法では4週齢ではLTDは見られなかった(投稿準備中)。以上の結果から、小脳皮質が発達・成熟をする2週齢前後では、シナプス結合の可塑的変化や成熟化にシナプス後部のCa^<2+>放出能が重要な役割を果たしているという結論に至った。