脳スライス培養系を用いた皮質脊髄間の神経回路形成とその生理・病態生理

点击翻译按钮获取中文摘要

新生ラットの運動感覚皮質(P1)と脊髄(P2)を共培養し、皮質脊髄シナプスをin vitroで再構築することに初めて成功した.皮質から脊髄への投射は順行性、逆行性の標識によって確認し、そのシナプス形成は皮質深層刺激によるEPSPを脊髄より細胞外、細胞内記録することにより電気生理学的に証明した.細胞外記録によりフィールドEPSPが再現性よく記録できることは、この標本がシナプス形成の定量的評価を行う系として優れていることを意味する.運動感覚皮質のうち、前肢、後肢支配領域を分け、脊髄を頚髄、腰髄に分けて、4通りの組み合わせで培養すると、前肢-頚髄の組み合わせは前肢-腰髄の組み合わせよりfEPSPが大きかった.大脳皮質に対して脊髄の腹側を向けた場合と背側を向けた場合を比較すると、背側を向けた場合の方がfEPSPが大きかった.更に、fEPSPを100μmの格子状に記録し、その脊髄スライス内分布を検討すると、in vivoで皮質脊髄シナプスが存在する背側部(RexedのIV-VI層にほぼ一致した分布)で振幅が大きかった.これはバイオサイチンを用いた前向性標識による形態学的にも確認された.神経軸(neuraxis)に沿った方向(吻尾側)とそれに垂直な方向(背腹側)において投射の特異性が保たれていることが示された.さらにこのシナプス形成の発達過程を追跡すると、7DIVでは皮質脊髄シナプスが脊髄のほぼ全体に形成されるが、9-10DIVで腹側部のシナプスが退行していき、上述の脊髄背側部への限局化が生ずることがわかった.しかも、培養液中にNMDA型受容体阻害剤、TTXを添加しておくとこの限局化が起こらず、AMPA型受容体阻害剤ではその様な作用がみられなかったことから、この過程が活動依存性であることが示された.