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KO12003001-20210002-0055  
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本文公開日
 
タイトル
タイトル 新規シナプス可塑性 : 神経活動亢進に伴う細胞外イオン濃度変化が受容体機能を制御する  
カナ シンキ シナプス カソセイ : シンケイ カツドウ コウシン ニ トモナウ サイボウガイ イオン ノウド ヘンカ ガ ジュヨウタイ キノウ オ セイギョスル  
ローマ字 Shinki shinapusu kasosei : shinkei katsudō kōshin ni tomonau saibōgai ion nōdo henka ga juyōtai kinō o seigyosuru  
別タイトル
名前 Synaptic activity dependent extracellular Ca dynamics regulates synaptic plasticity  
カナ  
ローマ字  
著者
名前 荒井, 格  
カナ アライ, イタル  
ローマ字 Arai, Itaru  
所属 慶應義塾大学医学部基礎教室  
所属(翻訳)  
役割 Research team head  
外部リンク  
 
出版地
 
出版者
名前 福澤基金運営委員会  
カナ フクザワ キキン ウンエイ イインカイ  
ローマ字 Fukuzawa kikin un'ei iinkai  
日付
出版年(from:yyyy) 2022  
出版年(to:yyyy)  
作成日(yyyy-mm-dd)  
更新日(yyyy-mm-dd)  
記録日(yyyy-mm-dd)  
形態
1 p.  
上位タイトル
名前 福澤諭吉記念慶應義塾学事振興基金事業報告集  
翻訳  
 
 
2021  
 
開始ページ  
終了ページ  
ISSN
 
ISBN
 
DOI
URI
JaLCDOI
NII論文ID
 
医中誌ID
 
その他ID
 
博士論文情報
学位授与番号  
学位授与年月日  
学位名  
学位授与機関  
抄録
小脳平行線維(PF)―プルキンエ細胞(PC)シナプスに局在するδ2型グルタミン酸受容体(GluD2)について、①同シナプスの長期可塑性(LTD)に必須であること、②特に幼若期において同シナプスの活動に応じてバーグマングリアから放出されるDセリンがリガンドとして結合することでLTDを誘導すること、近年の構造解析から、③Dセリン結合部位付近にCa結合部位があり、Dセリンに対する親和性に影響すること、が知られている。すなわち、PF―PCシナプスの間隙の神経活動依存的なCa動態がDセリン依存性LTDの新規制御機構である可能性がある。本研究は、この可能性について検討を行った。
PF―PCシナプスには、間隙のCa濃度に影響を及ぼす様々な分子が発現している。例えば、電位依存性Caチャネルは主にシナプス前終末(PF)に発現し、活性化すると伝達物質放出をトリガーするが、その際シナプス間隙からCaを細胞内に流入させる。そこで本年度は、PF―PCシナプスにおけるLTDに対して電位依存性Caチャネルが果たす役割を検討した。
N型Caチャネルを薬理学的に阻害したところ、定常状態におけるシナプス伝達が有意に減少したが、LTDはコントロール条件と同程度に誘導することができた。
次に、R型Caチャネルを薬理学的に阻害したところ、定常状態におけるシナプス伝達は同様に減少したが、驚くべき事にLTDも有意に抑制された。つまり、R型Caチャネルは単に伝達物質放出に関わるだけでなく、LTD誘導にも重要な役割を担っていることが示唆された。更に、GluD2欠損マウスではR型Caチャネルの局在が変化していることも明らかになった。つまりシナプス間隙の、GluD2近傍のCa濃度を、R型Caチャネルが活動依存的に制御している可能性が考えられる。今後、R型CaチャネルがどのようにしてPF―PCシナプスのLTDを制御しているのか、さらなる研究が必要である。
Delta type 2 glutamate receptor (GluD2), one of ionotropic glutamate receptor, is specifically localized to parallel fiber (PF) – Purkinje cell (PC) synapse in cerebellum. Accumulated evidence has shown that (1) GluD2 is essential for induction of long term depression (LTD) at this synapse, (2) its ligand is D-serine, which is released from Bergmann glia (BG) in activity dependent manner, and binding to the D-serine can induce LTD at this synapse especially when mice are juvenile, and that (3) GluD2 has Ca2+ binding site near the D-serine binding site at its ligand binding domain, which can affect its affinity to D-serine. These findings suggest that the activity dependent Ca2+ dynamics at the synaptic cleft of PF-PC synapse can be a novel regulation mechanism for LTD induction at this synapse through the Ca binding site of GluD2.
At PF-PC synapse, many molecules are expressed to regulate Ca concentration at its cleft ([Ca]cleft). Among them, voltage gated Ca channels (VGCCs), which are mainly expressed at presynaptic (= PF) terminal, can potentially work as a "Ca sink" for [Ca]cleft when the PF-PC synapses are activated; when action potentials are generated, the VGCCs are activated and flow Ca2+ into the PF terminal from the synaptic cleft, resulting in the reduction in [Ca]cleft. Therefore, there is a possibility that presynaptic VGCCs can affect the LTD induction at the PF-PC synapse via Ca binding site of GluD2. Thus, in this year, this possibility was tested by electrophysiological experiments.
Acute cerebellar slice preparations were made from wild type mice and whole-cell clamp recordings were performed from PCs to get recordings of PF-PC synaptic transmission. First, the contribution of N type VGCC was tested. When N type VGCC was blocked pharmacologically, the PF-PC synaptic transmission was slightly but significantly reduced. On the other hand, LTD, which was induced by repetitive PF stimulation combined with post PC depolarization, was normal.
Next, R type VGCC was pharmacologically blocked and this time again the synaptic transmission was reduced. However, when the LTD induction stimulus was applied, LTD was significantly inhibited. Moreover, when the same experiment was performed using GluD2 KO mice in stead of WT mice, R type VGCC contribution to the synaptic transmission was impaired. These results suggest that the localization of R type VGCC could be regulated by GluD2 and could play an important role for LTD induction at PF-PC synapse. One of possible mechanisms how R type VGCC regulates LTD induction is that R type VGCC is localized near GluD2 and work as a Ca sink to regulate D-serine dependent LTD. Further investigation is necessary to elucidate how R type VGCC regulates the LTD induction at PF-PC synapse.
 
目次

 
キーワード
 
NDC
 
注記
申請種類 : 福澤基金研究補助
 
言語
日本語  

英語  
資源タイプ
text  
ジャンル
Research Paper  
著者版フラグ
publisher  
関連DOI
アクセス条件

 
最終更新日
Nov 30, 2023 10:23:13  
作成日
Nov 30, 2023 10:23:13  
所有者
mediacenter
 
更新履歴
Nov 30, 2023    インデックス を変更
 
インデックス
/ Public / 塾内助成報告書 / 福澤諭吉記念慶應義塾学事振興基金事業報告集 / 2021年度
 
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