脳弓下器官神経回路網の構造と機能の解明

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代表者らは、これまでに、体液Naレベルの上昇を検出するセンサーがナトリウムチャンネル分子Na_xであること、その部位が脳弓下器官であることをこれまでに明らかにしてきた。前年度、Na_xが脳弓下器官の神経細胞ではなくグリア細胞に発現していることを明らかにしたが、一般にグリア細胞は神経細胞を補助する役割を担っているとされていることから、グリア細胞上のNa_xが感知したNaレベルの情報を摂取行動の制御を担う神経細胞に伝達する機構が存在すると想定されたが、その実体は不明だった。本年度、酵母ツー・ハイブリッド法を用いてNa_xの細胞内領域に結合する分子を探索し、Na^+/K^+-ATPaseがNa_xのC末に結合することを見出した。また、株化細胞及び脳弓下器官細胞を用いた実験から、Naレベルが上昇すると、Na_xを発現するグリア細胞においてグルコースの取り込みと乳酸の放出が高まることを示した。さらに、脳弓下器官の急性スライスを用いた電気生理学的解析から、細胞外Naレベル上昇時にグリア細胞から放出される乳酸がGABA作動性神経細胞の発火頻度を増加させることが示唆された。以上より、脳弓下器官においては、Na_xを発現するグリア細胞が神経細胞の活動を制御するという新しい神経情報伝達機構が存在することが明らかとなった。今後、脳弓下器官神経回路網の制御機構を解明する上で、グリア細胞の主体的役割を組み込んだ、全く新しい神経回路網モデルの構築が必要であると思われる。