PTPζ及びバーグマン・グリア細胞によるプルキンエ細胞樹状突起の形態形成制御機構

これまでの我々の研究によって、小脳プルキンエ細胞の樹状突起が正常な形態に形成されるためにはコンドロイチン硫酸プロテオグリカンかつ受容体型チロシンポスファターゼであるPTPζのシグナルが働くことが必要であることが示されるとともに、PTPζシグナルの下流ではグルタミン酸トランスポーターであるGLASTの発現が制御されることが示唆されていた。そこで本年度は、PTPζ及びGLASTの役割を更に様々な角度から明らかにするために、以下の実験を行った。PTPζ、そのコンドロイチン硫酸転移酵素、GLASTといった3つの遺伝子のノックアウトマウスにおいて、小脳プルキンエ細胞樹状突起の形態形成に異常があるかを調べた。その結果、3種類全てのノックアウトマウスにおいて、小脳皮質形成過程で少数のプルキンエ細胞が異常な方向に伸びる一次樹状突起を有していることが見出された。In vivoにおいてもPTPζ及びGLASTがプルキンエ細胞樹状突起の正常な形態形成に関与していることが示された。PTPζとそのコンドロイチン硫酸転移酵素のノックアウトマウスにおいては、細胞体の位置異常を起こしているプルキンエ細胞も見出された。しかしながら、成熟したプルキンエ細胞では現在までのところこのような異常は見られていない。また、GLASTの機能抑制によってプルキンエ細胞のグルタミン酸刺激に対する応答性がどのような影響を受けるかを調べるために、小脳切片培養系におけるCaイメージング実験を行った。その結果、グルタミン酸トランスポーター阻害剤処理によって、プルキンエ細胞のグルタミン酸刺激に対する応答性が昂進することが示された。PTPζ及びGLASTの発現や機能が異常になった条件下では、プルキンエ細胞の神経活動にこのような異常が起こることが樹状突起の形態形成異常の原因になっていることが示唆された。

これまでの我々の研究によって、小脳プルキンエ細胞の樹状突起が正常な形態に形成されるためにはコンドロイチン硫酸プロテオグリカンかつ受容体型チロシンポスファターゼであるPTPζのシグナルが働くことが必要であることが示されるとともに、PTPζシグナルの下流ではグルタミン酸トランスポーターであるGLASTの発現が制御されることが示唆されていた。そこで本年度は、PTPζ及びGLASTの役割を更に様々な角度から明らかにするために、以下の実験を行った。PTPζ、そのコンドロイチン硫酸転移酵素、GLASTといった3つの遺伝子のノックアウトマウスにおいて、小脳プルキンエ細胞樹状突起の形態形成に異常があるかを調べた。その結果、3種類全てのノックアウトマウスにおいて、小脳皮質形成過程で少数のプルキンエ細胞が異常な方向に伸びる一次樹状突起を有していることが見出された。In vivoにおいてもPTPζ及びGLASTがプルキンエ細胞樹状突起の正常な形態形成に関与していることが示された。PTPζとそのコンドロイチン硫酸転移酵素のノックアウトマウスにおいては、細胞体の位置異常を起こしているプルキンエ細胞も見出された。しかしながら、成熟したプルキンエ細胞では現在までのところこのような異常は見られていない。また、GLASTの機能抑制によってプルキンエ細胞のグルタミン酸刺激に対する応答性がどのような影響を受けるかを調べるために、小脳切片培養系におけるCaイメージング実験を行った。その結果、グルタミン酸トランスポーター阻害剤処理によって、プルキンエ細胞のグルタミン酸刺激に対する応答性が昂進することが示された。PTPζ及びGLASTの発現や機能が異常になった条件下では、プルキンエ細胞の神経活動にこのような異常が起こることが樹状突起の形態形成異常の原因になっていることが示唆された。