我々は従来より、細胞内Ca濃度変動や膜電位変動を光学的に観察する手法を自ら開発し、局所神経回路網における情

報処理の基礎課程を解明するために利用してきた．本研究の

目的は、アストロサイトの機能が神経回路活動の制御におい

ていかなる役割を担っているのかを解明することであった．

期間中に得られた研究成果は大きく分けて以下の3点に関わるものである． 1）アストロサイトからの高速電位イメージング法によって得られる膜電位応答の解析から得られた知

見．2)アストロサイトに存在するグルタミン酸トランスポーターを阻害した条件下に観察されるシナプス応答の解析から

得られた知見．3）アストロサイトのCa応答の解析から得られた知見．以下に一部を示す．

1)アストロサイトの膜電位イメージング

我々は本研究に先立ち、アストロサイト選好的電位感受性

色素を用いた高速電位イメージングを適用して、シナプス刺

激時にアストロサイトのグルタミン酸トランスポーター電流

に起因して発生する脱分極（SIGD: Synaptically InducedGlial Depolarizationと称している）を計測することによりラット海馬シナプスにおけるグルタミン酸放出を観察する方

法を独自に開発しており、今回、この方法を用いてシナプス

におけるシナプス伝達の基礎過程を研究した．その結果以下

のことを明らかにした． ①ラット海馬シナプスにおけるグ

ルタミン酸放出がアデノシンA1受容体の活性化による持続的な抑制を受けており、そのターゲットがN型Caチャネルであること（Manita et al., 2004, Euro. J. Neurosci.). ②苔状線維－CA3シナプスにおけるLTPの成立に伴ってグルタミン酸放出量の増大が生ずるが、シェーファー側枝-CA1シナプスにおける L T P の際には増大が見られないこと（Kawamura et al., 2004, Euro. J. Neurosci.).

2)シナプス外NMDA受容体を介する持続的脱分極電位：

反復シナプス刺激によってアストロサイトに誘起される電

位応答を解析した結果、グルタミン酸トランスポーター阻害

条件下では大きな内向きの電流が誘起されることを発見し

た。この電流の原因を解析したところ、この電流はアストロ

サイト膜のイオンチャネル活性化に起因するものでは無く、

他の細胞の活動に起因する細胞外Kイオン濃度の上昇によるものであることが明らかとなった。①そこで細胞外Kイオン濃度の上昇をもたらす機序を検討した結果、この実験条件に

おいて錐体細胞に誘起される持続的脱分極電位（プラトー電

位）の存在を見出した。このプラトー電位の性質を調べた結

アストロサイトの伝達物質応答による神経回路活動の制御宮川博義、井上雅司、森田光洋、森本高子、工藤佳久東京薬科大学・生命科学部・脳神経機能学研究室

神経伝達物質を介したグリア－ニューロン相互調節機構に関する研究A01-2 計画

28

図　シナプス刺激によって海馬CA1錐体細胞に誘起されたNMDA受容体依存性プラトー電位　ラット海馬スライス．CA1錐体細胞より電位を記録．AMPA型グルタミン酸受容体、GABAA受容体、及びグルタミン酸トランスポーターを阻害した条件において反復シナプス刺激を与えると持続性の脱分極が生じる．この電位は低濃度のDL-APVが存在しても生じるが、高濃度のD-APV、グリシン結合部位の阻害薬等によって阻止される．

果、シナプス外NMDA受容体の活性化に起因する新規な現象であることを明らかにした(Suzuki et al.，2008, Euro. J.Neurosci.）．②さらに、この電位の発生に伴い、錐体細胞にNMDA受容体チャネルからの流入に起因するCa上昇が誘起されることを見出した（投稿準備中）。多くの神経疾患の最

終過程としてNMDA受容体の過活性化による細胞障害が仮説として検討されている。アストロサイトからのグルタミン

酸放出と神経障害を結ぶ過程として興味深い。

3)アストロサイトのCa動態：

a)培養アストロサイトを用いたCa振動発生メカニズムを検討した結果、自己分泌性EGF様因子によって自身のCa上昇パターンを持続性から振動性に変化させることを見出した

(Morita et al.,2005, J Neurochem.)．b)アストロサイト特異的に細胞内情報伝達経路を活性化する目的で、オクトパミ

ン受容体発現遺伝子改変ラット及びマウスを複数系統作成

し、オクトパミン刺激に対して細胞内Ca濃度上昇を示すマウスの系統を確認することができた(Morita et al., 2006,Neuroscience)． c)アストロサイトにおけるCa濃度変動が神経細胞の活動に及ぼす影響の研究について、ヘミチャネル

およびP2X7型プリン受容体の開口の条件を、培養アストロサ

イトを用いて解明した(Morita et al., 2007,Glia)．以上の研究成果は①シナプス伝達に際してアストロサイト

には、脱分極、Ca濃度上昇、多様な情報伝達経路の調節、等がもたらされること、②シナプス外に存在するグルタミン

酸受容体にもたらされるグルタミン酸濃度はアストロサイト

の活動によって動的に調節され、シナプス外NMDA受容体の活性化は持続的脱分極を神経細胞にもたらすこと、を示し

ている．これらの知見は、神経回路の活動の決定にアストロ

サイトが関与する際、シナプスからのグルタミン酸の漏出

(Spill Over)、あるいはアストロサイトからのグルタミン酸の放出によって誘起されるニューロンのNMDA受容体依存的な持続性脱分極が重要である可能性を示している．アスト

ロサイトによる細胞外グルタミン酸の調節と、シナプス外

NMDA受容体の活性化調節は統合失調症、認知症等の神経疾患の治療薬のターゲットとして着目する必要がある．

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別項１

別項２

別項３

別項４

別項５

別項６

別項７

別項８

別項９

別項10

最終研究成果報告書