障害回復期における神経回路の再生・再編機構の解明

本研究は、神経損傷後の回路再編成に関わるシグナル分子同士のダイナミクスを明らかにすることを目的とし、ライブセルイメージングによって分子間の相互作用を検討した。神経損傷後に神経軸索の伸長を阻害する要因の一つとして、損傷周辺部への反応性アストロサイトの集積が知られている。アストロサイトは神経損傷時に細胞外へ放出される分子を感知し、形態を変化させて移動するが、集積に至る細胞内シグナル分子のカスケードは十分明らかになっていない。そのため、アストロサイト活性化後に生じる細胞内シグナル分子活性に着目し、アストロサイトの活性化に伴う細胞の形態変化や移動に関わるRhoファミリー低分子量Gタンパク質（RhoA、Cdc42）の活性ダイナミクスとその下流のシグナルカスケードについて検討を行った。新規に開発した赤色FRETセンサーを用いて、マウス大脳皮質由来培養アストロサイトにおけるカルシウムイオン動態とCdc42およびRhoAの細胞内活性パターンについて、蛍光寿命顕微鏡を用いて解析した。すると、ATP刺激によってCdc42およびRhoAが活性化することがわかり、細胞内カルシウムイオンの上昇は一過的であるにもかかわらず、多くの細胞においてCdc42およびRhoAは少なくともアストロサイト活性化後30分以上継続した。しかし、細胞内外のカルシウムイオンをキレートした状態でATP刺激を行うと、Cdc42活性は一過的に上昇するものの、持続的活性が著しく減弱した。そのため、Cdc42活性はカルシウム非依存的な一過性の経路とカルシウム依存的な持続性の経路が存在することが示唆された。

本研究は、神経損傷後の回路再編成に関わるシグナル分子同士のダイナミクスを明らかにすることを目的とし、ライブセルイメージングによって分子間の相互作用を検討した。神経損傷後に神経軸索の伸長を阻害する要因の一つとして、損傷周辺部への反応性アストロサイトの集積が知られている。アストロサイトは神経損傷時に細胞外へ放出される分子を感知し、形態を変化させて移動するが、集積に至る細胞内シグナル分子のカスケードは十分明らかになっていない。そのため、アストロサイト活性化後に生じる細胞内シグナル分子活性に着目し、アストロサイトの活性化に伴う細胞の形態変化や移動に関わるRhoファミリー低分子量Gタンパク質（RhoA、Cdc42）の活性ダイナミクスとその下流のシグナルカスケードについて検討を行った。新規に開発した赤色FRETセンサーを用いて、マウス大脳皮質由来培養アストロサイトにおけるカルシウムイオン動態とCdc42およびRhoAの細胞内活性パターンについて、蛍光寿命顕微鏡を用いて解析した。すると、ATP刺激によってCdc42およびRhoAが活性化することがわかり、細胞内カルシウムイオンの上昇は一過的であるにもかかわらず、多くの細胞においてCdc42およびRhoAは少なくともアストロサイト活性化後30分以上継続した。しかし、細胞内外のカルシウムイオンをキレートした状態でATP刺激を行うと、Cdc42活性は一過的に上昇するものの、持続的活性が著しく減弱した。そのため、Cdc42活性はカルシウム非依存的な一過性の経路とカルシウム依存的な持続性の経路が存在することが示唆された。