Molecular anatomical studies on the localization and functions of NMDA receptors in inhibitory neurons

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本研究課題では、抑制性ニューロンにおいて発現するNMDA受容体の調節サブユニットであるNR2DおよびNR3Aサブユニットに着目し、その発現細胞と細胞内局在、それらを介する神経回路、シナプス可塑性への関与の有無を明らかにすることを目的として研究を行った。まず、マウス大脳皮質および海馬での抑制制ニューロンにおけるNMDA受容体NR2Dサブユニットに対する特異抗体を用いた局在解析を蛍光多重免疫染色法や免疫電子顕微鏡法を用いて行った。その結果、大脳皮質のNR2Dサブユニットは、parvalbumin陽性介在抑制性ニューロンの非対称性シナプスの後シナプス部位に局在していた。また、これらの前シナプスはVGluT1, VGluT2陽性であることから大脳皮質-大脳皮質間と視床-大脳皮質間のシナプス両方に発現することが明らかとなった。さらに、海馬においてもparvalbumin陽性介在抑制性ニューロンに発現していた。これらの結果から、NR2Dサブユニットは一部の介在ニューロンの興奮性シナプス後部で機能していることが示唆された。一方、小脳におけるNR3Aサブユニットに対する特異抗体を用いた局在解析を行ったところ、小脳分子層の介在抑制性ニューロンであるStellate細胞およびBasket細胞に発現し、免疫電子顕微鏡解析から登上線維終末に接する介在ニューロンの樹上突起に局在することが明らかとなった。また、この部分は興奮性シナプスの構造は認められず対称性シナプス様の構造を有していたが、シナプス前終末でのactive zoneに見られるシナプス小胞の集積が認められず、シナプス結合ではないと考えられた。さらに大脳皮質や海馬においても同様の局在が介在ニューロンで認められた。このような結合領域にNMDA受容体が局在することはこれまでに報告がなく、NMDA受容体が全く新しい機能を有する可能性が示唆された。