広報活動

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2012年3月30日

独立行政法人 理化学研究所

アストロサイトの細胞膜の「仕切り」がシグナルの発生場所を決める

-グリア細胞の一種「アストロサイト」の突起が独立して働く仕組みの一端が明らかに-

mGluRに対する拡散障壁によるCa2+シグナルの制御

脳は神経細胞とグリア細胞、および血管で構成されています。本格的な脳の研究が始まって以来「主役は神経細胞で、神経細胞の間を埋めるのが脇役のグリア細胞」ということになっていました。ところが、ここ20年ほどで考え方は大きく変わってきています。なぜなら、神経細胞による記憶、学習をつかさどるシナプス可塑性もグリア細胞がなくては成立しないという説がすでに数多く出てきているからです。主役と脇役の座が逆転することがあるかもしれません。

グリア細胞の一種のアストロサイトは脳の環境を適切に維持する役割を果たすとともに、神経細胞や血管に接し神経伝達や脳血流の制御という重要な役割を担っています。アストロサイトは、遺伝情報を含む核がある細胞体と、それを囲む複数の突起で構成され、1つの細胞体から伸びる複数の突起がそれぞれ独立して神経伝達と血流を調節しています。この調節はアストロサイト内のCa2+濃度の上昇が引き起こすCa2+シグナルが行っています。ただ、なぜ複数の突起が独立に働くことができるのかは分かっていませんでした。

理研脳科学総合研究センターの研究チームは、この謎解きに挑みました。その結果、アストロサイト突起部分がそれぞれ独立して働く仕組みとして突起と細胞体の間の「仕切り」が重要であることを突き止めました。研究チームは、1つの細胞の詳細なCa2+シグナルを観察できる実験手法を用い、まずCa2+シグナル濃度の上昇がアストロサイトの突起部分で起きやすいことを発見。次に、Ca2+シグナルを発生させる代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)を調べ、突起部分に多く存在することを確認しました。さらに蛍光タグを用いて細胞膜上のmGluRの動きを追跡した結果、細胞膜上は自由に動けるものの、突起と細胞体の間の移動はできませんでした。そこで、人為的にmGluRが突起と細胞体の間を移動できるようにしたところ、mGluRは脳疾患で観察されるアストロサイトのように細胞全体に均一に分布するようになり、Ca2+シグナルが突起部分だけでなく全体で生じやすくなりました。これらのことから、アストロサイトはmGluRに対して拡散障壁という「仕切り」を突起と細胞体間に設け、突起部分に集中しているmGluRを維持してCa2+シグナルを発生させやすくすることが分かりました。

今回の成果ではアストロサイトの突起が、拡散障壁という「仕切り」によって機能的に独立しているという新しい概念を示しました。また、アルツハイマー病やてんかんなどの脳疾患のアストロサイトでは拡散障壁が働いていない可能性を示した点でも意義があります。これらの脳疾患では、アストロサイトの「仕切り」が機能しなくなり複数の突起の働きが同調することが症状を悪化させていると考えられます。

理化学研究所
脳科学総合研究センター 疾患メカニズムコア 発生神経生物研究チーム
チームリーダー 御子柴 克彦(みこしば かつひこ)
ジュニア・リサーチ・アソシエイト 有薗 美沙(ありぞの みさ)
研究員 坂内 博子(ばんない ひろこ)
Tel: 048-467-9745 / Fax: 048-467-4744