| シナプス可塑性 |
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| P1-7
海馬－皮質スライス培養系におけるLTP反復誘発の領域特異的な影響
川上 拓宏，冨永（吉野） 恵子，小倉 明彦
大阪大学大学院生命機能研究科
陳述記憶は、はじめは短期記憶として獲得され、次いで海馬依存的に新皮質において長期固定されると考えられている。しかしこの過程の細胞生物学的な実態は明らかではない。本研究の目的は、インビトロのモデル実験系を用いてその解明の手がかりを得ることである。陳述記憶がより強固に保持されるには、LTPのような既存シナプスでの可塑性に加えて、シナプスの再編成を伴った伝達効率の変化とその維持のメカニズムが必要であると考えられる。私たちのグループはこれまでに、ラット海馬培養切片のCA3→CA1シナプスにおいて、反復学習を模してフォルスコリン（FK）によるL-LTP誘発（PKA活性化）を繰り返すと、最後のL-LTPが終息したあとで、シナプス伝達効率がシナプス新生を伴って再上昇して3週間以上維持されるという現象（RISE）を報告している。RISEは長期記憶の形成や維持に関与している可能性がある。本研究では上記の目的のために、切片培養系において、海馬からの情報の出力先があればそこでRISEが起こるようになり得るのかを調べた。すなわち、まずラットの海馬のみの培養切片に、あるいは培養範囲をさらに嗅内皮質にまで拡大した培養切片にRISE誘発刺激（FKの1日間隔での3回バス投与）を施した。そしてその9日後以降に膜電位感受性色素イメージング法によって広範な領域の神経活動を光学的に計測することで、CA1とその出力先でのRISE様増強の成否を調べた。すると海馬のみの切片においては、CA3へのテスト電気刺激に対するCA1での応答（膜電位変化率）が、RISE誘発刺激によって増強されていた。ところが海馬－嗅内皮質系の切片では、CA1での増強は検出されなくなり、その一方でCA1の出力先については、海馬台では増強はなく、その先の傍海馬台や嗅内皮質の深層から浅層にかけて広く増強が検出された。これらの結果は、CA1に出力先の皮質があればRISEはCA1ではなく出力先の皮質で起こり得ることを示しており、陳述記憶が長期保存される過程の一部をインビトロで再現している可能性がある。 |
| P1-8
proBDNFによって引き起こされる樹状突起スパイン退縮の細胞内分子メカニズム
水井 利幸，熊ノ郷 晴子，清末 和之，小島 正己
産総研・健康工学・バイオインターフェース
Dendritic spines are the major structures of excitatory synaptic input, and their morphological changes are associated with synaptic plasticity and disorders. However, the underlying mechanism is not fully understood. Brain-derived neurotrophic factor（BDNF）through the activation of tropomyosin-related kinase B（TrkB）modulates some forms of synaptic plasticity, such as long-term potentiation（LTP）and depression（LTD）. We recently showed that the precursor form of BDNF（proBDNF）affected dendritic spines through a pan-neurotrophin receptor p75NTR and decreased the amplitude of synaptic transmission. In the present study, we analyzed the effect of proBDNF on the morphology of dendritic spines in Banker-style low-density culture of hippocampal neurons. We found that proBDNF significantly decreased the width of dendritic spines. There were no significant differences on cell viability, total dendritic protrusion density and the density of synapsin I antibody-labeled pre-synaptic terminals. Notably, proBDNF significantly reduced the intensity of rhodamine-conjugated phalloidin in the dendritic spines. Stabilization of actin filaments by jasplakinolide blocked the proBDNF-induced spine shrinkage. These results suggest that proBDNF induces the shrinkage of the dendritic spines and reorganization of actin cytoskeleton in the dendritic spines. |
| P1-9
Aβオリゴマーはヒストン脱アセチル化酵素の活性化を介してスパインからのドレブリン消失を引き起こす
石塚 佑太，清水 英雄，白尾 智明
群馬大・院医・神経薬理学
Dendritic spine defects are found in a number of cognitive disorders, including Alzheimer's disease（AD）. Amyloid beta（Aβ）toxicity is mediated not only by the fibrillar form of the protein, but also by the soluble oligomers（Aβ-derived diffusible ligands, ADDLs）. Recent studies show that histone deacetylase（HDAC）activity is elevated in the AD mouse model, and that memory impairments in these animals can be ameliorated by HDAC inhibitors. In this study, we examined the relationship between HDAC activity and synaptic defects induced by ADDLs using an HDAC inhibitor, suberoylanilide hydroxamic acid（SAHA）. We show that ADDLs reduce the cluster density of drebrin along dendrites, but not the expression of drebrin. We reported that the activation of myosin II ATPase by Ca2+ influx through NMDA receptors induces drebrin exodus from dendritic spines. Because ADDLs induce the abnormal activation of NMDA receptors, the ADDL-induced drebrin exodus may be mediated by the abnormal activation of myosin II ATPase induced by the excess Ca2+ influx. Meanwhile, SAHA markedly increased the acetylation of histone proteins, and it simultaneously attenuated the ADDL-induced drebrin exodus. In comparison, SAHA treatment did not affect the density of drebrin clusters in control neurons. Therefore, SAHA may induce the expression of a protein that inhibits Ca2+ signaling, such as a factor that reduces or blocks binding of a Ca2+ sensor to Ca2+, resulting in the inactivation of myosin II ATPase. These findings suggest that HDAC is involved in ADDL-induced synaptic defects, and that the regulation of histone acetylation plays an important role in modulating actin cytoskeletal dynamics in dendritic spines under cellular stress conditions, such as ADDL exposure. | | | |
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