Rasシグナルによる神経興奮性制御機構と神経可塑性における役割の解明

阐明Ras信号控制神经元兴奋性的机制及其在神经可塑性中的作用

基本信息

批准号：
15700253
负责人：
渡部文子
金额：
$ 2.11万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15700253/
关键词：
神経科学神経可塑性脳神経疾患生理学シグナル伝達痴呆

项目摘要

記憶・学習に深く関与する海馬において、シナプス伝達効率の長期増強(LTP)誘導には、グルタミン酸受容体のひとつであるNMDA受容体(NMDAR)が重要な役割を果たすことが知られている。しかしながら、生体内ではどのような分子機序により、NMDARの機能が調節されるのかについては不明な点が多い。近年海馬においてRasがNMDAR機能修飾を介してLTPを制御している可能性が示唆されているが、その詳細な分子機序は未だ不明である。他の系ではRasの下流因子として、mitogen-activated protein kinase (MAPK)やphosphatidylinositol-3-kinase (PI3K)などか知られているが、最近の報告ではMAPKやPI3KがLTPや記憶・学習に重要な役割を担うことが示唆されている。そこで、神経細胞においてもRasの下流因子としてMAPKとPI3KがLTPの誘導に関与している可能性を検討した。NMDA処理や高頻度刺激を与えた海馬切片においてはERKのリン酸化が有意に亢進したが、これはPI3K阻害剤であるLY294002やWortmanninによって抑えられた。しかしながらMAPKの上流因子であるMEKの阻害剤U0126やSL237で前処理した海馬切片では神経細胞の興奮性に依存する5Hz刺激によるLTPは減弱したが、興奮性制御に依存しない100Hz刺激では全く変化が見られなかった。他方PI3K阻害剤で前処理した海馬切片では、100Hz刺激、5Hz刺激によるLTPはともに減弱していた。これらの結果からLTP誘導におけるPI3Kの役割はMAPKの上流因子として以外にも、MAPK非依存的な調節機構にも関与していることが示唆された。一方、H-Rasの遺伝子欠損マウスの解析結果からRasの下流因子としてNMDA型グルタミン酸受容体のチロシンリン酸化が示唆されていたが、その詳細な分子機構や生理的意義は不明であった。そこでNR2Bのチロシン残基をフェニルアラニンに置換したノックインマウスを用いて検討した。このマウスでは情動に依存する学習行動の傷害が観察され、扁桃体におけるLTPの誘導が減弱していることが見出された。Ras-GRF欠損マウスでも扁桃体依存的学習行動や可塑性に障害が報告されていることから、Rasの扁桃体における役割が強く示唆された。

在深深涉及记忆和学习的海马中，众所周知，谷氨酸受体之一的NMDA受体（NMDAR）在诱导长期增强（LTP）诱导突触传递效率方面起着重要作用。但是，关于哪种分子机制调节NMDAR在体内的功能有许多未知数。近年来，近年来，RAS可以通过海马中的NMDAR功能修饰来调节LTP，但是该机制的详细分子机制仍然未知。其他系统具有已知的下游因素，例如有丝分裂原激活的蛋白激酶（MAPK）和磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K），但最近的报道表明MAPK和PI3K在LTP，记忆和学习中起重要作用。因此，我们调查了MAPK和PI3K参与LTP作为神经元中RAS的下游因素的可能性。用NMDA或经常刺激处理的海马切片中ERK磷酸化显着增加，但这被PI3K抑制剂LY294002和Wortmannin抑制。然而，由MEK的抑制剂U0126和SL237预处理的海马切片是MAPK的上游因素，是由5Hz刺激引起的减弱LTP，这取决于神经元兴奋性，这取决于神经元兴奋性，但在100Hz刺激中未观察到任何变化，这不依赖于兴奋性控制。另一方面，在用PI3K抑制剂预处理的海马切片中，减弱了100 Hz和5 Hz刺激。这些结果表明，除了MAPK的上游因素外，PI3K在LTP诱导中的作用与MAPK无关的调节机制有关。另一方面，H-RAS基因缺陷小鼠的分析结果表明，NMDA型谷氨酸受体的酪氨酸磷酸化是RAS的下游因素，但是该分子的详细分子机制和生理意义尚不清楚。因此，我们使用敲入小鼠进行了研究，其中NR2B的酪氨酸残基被苯丙氨酸代替。在这只小鼠中观察到了情绪依赖的学习行为的伤害，发现杏仁核中的LTP诱导受到了减弱。在RAS-GRF缺陷型小鼠中，还报道了报道的杏仁核依赖性学习行为和可塑性受损，这强烈表明RAS在杏仁核中的作用。