亜鉛の多角的な作用による興奮性ニューロンの抑制とその機構解析

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亜鉛は脳の発育、機能に必要な生体微量金属であり、その代謝異常は脳疾患の発症や進行と関係する。記憶の基礎をなすメカニズムとして、シナプス可塑性があげられる。学習・記憶を司る海馬はシナプス可塑性のひとつ、長期増強(LTP, long-term potentiation)が最初に記録された脳部位である。海馬苔状線維終末のシナプス小胞には亜鉛が高濃度(約300μM)で存在する。この亜鉛が苔状線維終末でのカルシウムシグナルを抑制し、グルタミン酸の開口放出を抑制的に調節することをこれまでに報告した。本研究では、ポストニューロンであるCA3錐体細胞の興奮に対するシナプス亜鉛の作用、また苔状線維-CA3錐体細胞間でのLTPに対する亜鉛の作用を検討した。グルタミン酸(1mM)を添加した時のCA3錐体細胞内カルシウムシグナルの上昇は、グルタミン酸とともに塩化亜鉛(100μM)を添加することによって抑制された。一方、膜不透過型亜鉛キレート剤であるCaEDTA(1-10mM)を外液中にあらかじめ添加すると、グルタミン酸添加によるカルシウムシグナルの上昇は促進された。シナプス亜鉛は、CA3錐体細胞の興奮に対して抑制的に作用することが示唆された。また、テタヌス刺激による苔状線維-CA3錐体細胞間でのLTPはCaEDTA(1mM)を添加することによって、約25%増強された。以上より、シナプス亜鉛は苔状線維-CA3錐体細胞間でのLTP誘導を抑制することが示唆された。