幼若ラット培養海馬ニューロンの可塑的シナプスにおける可視化BDNF分子の動態

培养幼鼠海马神经元塑料突触中 BDNF 分子动力学的可视化

基本信息

批准号：
12210094
负责人：
畠中寛
金额：
--
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (C)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

シナプス機能の亢進に関わるようなBDNFの発現様式を知るために、GFPを繋いだBDNF遺伝子(BDNF-GFP)を作成し、海馬神経細胞に「サスペンジョン法」で導入した。BDNF-GFPは、幼弱細胞では細かい顆粒になって細胞全体に分布するが、成熟細胞では神経突起上に大きなクラスターを形成することがわかった。さらに、二重染色の実験によって、BDNF-GFPのクラスターは、ポストシナプスのマーカーであるPSD-95の分布によく一致することがわかった。つまり、成熟海馬神経細胞においてBDNFは、シナプスの近傍に局在することが示唆された。次に、シナプス近傍に局在したBDNF-GFPの神経活動に伴う動態を、高時間分解能の共焦点レーザー顕微鏡下で観察した。BDNF-GFPはスパインという微細構造に局在しており、100μMのグルタミン酸を投与すると、BDNF-GFPはすみやかにその蛍光を減少した。つまり、スパインに濃縮されたBDNF分子が神経活動依存的に局所的に放出される様子が可視化された。さらに、BDNF-GFPをツールとすることで、BDNF分子のもう一つの動態が観察できた。BDNF-GFPを導入した海馬神経細胞にグルタミン酸刺激を与えると、BDNF-GFPの放出現象に続いて、デンドライトのところどころにBDNF-GFPが濃縮されていった。しかも、一旦プールされたBDNF-GFPは、2回目の神経刺激によって、1回目の刺激時と同様に放出されることがわかった。以上の結果、もう一つの重要なBDNF-GFPダイナミクスは、神経活動依存的にデンドライト上にプールされるというものであった。可塑性調節因子としてのBDNFは、神経活動依存的に新たに合成され、放出されることが知られていたが、BDNF-GFPを用いた研究から、BDNF分子は神経活動依存的にデンドライトにプールされる可能性がでてきた。我々はこれらの現象から、「Pooled BDNF」仮説をまとめた。即ち、神経活動が起こると、シナプス近傍に局在しプールされたBDNF-GFPは速やかに放出され、BDNFがシナプス機能の亢進に積極的に参加している可能性が示唆された。

为了学习与增加的突触功能有关的BDNF的表达，创建了与GFP连接的BDNF基因（BDNF-GFP），并使用“悬浮方法”引入并引入了海马神经元中。 BDNF-GFP分布在少年细胞中的小颗粒中，但是在成熟的细胞中，发现神经突在神经突上形成了大簇。此外，双染色实验表明，BDNF-GFP的簇与PSD-95的分布非常匹配，PSD-95是突触后的标志物。换句话说，有人建议BDNF位于成熟海马神经元突触附近。接下来，在高度分辨率共聚焦激光显微镜下观察到与神经活动相关的突触相关的BDNF-GFP的动力学。 BDNF-GFP位于称为脊柱的微结构中，在施用100μM谷氨酸时，BDNF-GFP会迅速降低其荧光。换句话说，可以看到以神经活动依赖性方式富含BDNF分子的局部释放。此外，通过使用BDNF-GFP作为工具，观察到了BDNF分子的另一种动态。当将谷氨酸刺激应用于用BDNF-GFP引入的海马神经元时，在BDNF-GFP释放后，BDNF-GFP集中在树突中的某些地方。此外，一旦发现合并的BDNF-GFP被第二个神经刺激释放，类似于第一个刺激。结果，另一个重要的BDNF-GFP动力学以神经活动依赖性方式汇总在树突上。尽管已知BDNF作为可塑性调节剂是新合成和以神经活动依赖性方式释放的，但使用BDNF-GFP的研究表明，BDNF分子可以以神经活动依赖性方式将BDNF分子聚集到树突中。我们从这些现象中编制了“合并的BDNF”假设。也就是说，当发生神经活动时，BDNF-GFP在突触附近的局部局部和合并，很快就会释放，这表明BDNF可能会积极参与突触功能的增强。