学位の種別: 論文博士審査委員会委員 : （主査）東京大学教授 狩野 方伸, 東京大学教授 上田 泰己, 東京大学教授 大木 研一, 東京大学教授 饗場 篤, 東京大学講師 岩﨑 広英University of Tokyo(東京大学

Kubota Jun

久保田 淳

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 【別紙２】 
 
 
 
審査の結果の要旨 
 
氏名 久保田 淳 
 
 本論文は、大脳皮質の代表的な特性である経験依存的可塑性の幼若期 (生後 2週齢付近) 以降での
メカニズムを明らかにするため、ヒゲ除去による感覚入力遮断の影響をマウス体性感覚野バレル皮質の
第 4層―第 2/3層シナプスにおいて電気生理学的手法、薬理学的手法、および分子生物学的手法を用
い解析したものであり、下記の結果を得ている。 
 
1. 生後 18 日齢から 20 日齢のマウスの片側のヒゲをすべて除去し、5 日から 7 日経過した際の第 4 層
―第 2/3 層シナプスへの影響を解析した。その結果、paired-pulse ratio の有意な増大、および
NMDA 型グルタミン酸受容体のアンタゴニストである MK-801 を用いた使用依存的結合速度の有意
な低下が認められ、前シナプスからの伝達物質放出確率低下が示唆された。一方、シナプス後膜側
の機能変化を示唆する結果は得られなかった。 
 
2. 生後 12 日齢から 14 日齢のマウスにおいてもヒゲ除去の結果、伝達物質放出確率低下が誘発され、
既報の通りカナビノイド受容体 (CB1R) 依存的であることを確認した。一方、生後 18 日齢から 20 日
齢のマウスではCB1R非依存的に伝達物質放出確率が低下した。このことは、成長とともに可塑性機
構が変化すること、さらに成熟期特異的な機構が存在することを示唆する。 
 
3. 我々の研究室の以前の報告から着想を得て、シナプス後膜の代謝型グルタミン酸受容体 (mGluR) 
の寄与に注目した。生後 18日齢から 20日齢でヒゲ除去を施したマウスに mGluR5のポジティブアロ
ステリックモジュレータを投与し活性を増強することで、放出確率の低下が完全に回復されることを示
した。また、ヒゲ除去していないマウスに mGluR のアンタゴニストを投与することで、ヒゲ除去と同様の
放出確率の低下を再現した。同様の結果は生後１か月齢以降のマウスにおいても観察された。 
 
4. 上記 mGluR5 標的薬の作用点を明らかにするため、共役するイノシトール 1,4,5 三リン酸 (IP3) シグ
ナリングに注目した。IP3分解酵素である IP3 5-phosphatase (5ppase) を過剰発現させることによる細胞
選択的 IP3 シグナリング阻害法を適用した。興奮細胞特異的プロモータを有するアデノ随伴ウイルス
ベクターを用いて、バレル皮質第 2/3 層錐体細胞において IP3シグナリングを阻害した。その結果、ヒ
ゲ除去およびmGluR阻害で見られたものと同様の伝達物質放出確率の低下が認められた。また、第
2/3層から第 4層への逆行性因子の存在が示唆され、この因子の消失が放出確率の低下を招いてい
ると考えられる。 
  以上、本論文はマウス体性感覚野バレル皮質第4層―第2/3層シナプスにおいて経験依存的なシナプ
ス機能維持機構の存在を明らかにし、その分子機構を示した。ヒゲからの持続的な感覚入力は、第 4 層
神経細胞からのグルタミン酸放出を引き起こし、第 2/3 層錐体細胞の mGluR-IP3シグナリングを活性化し、
逆行性因子を介して第 4層神経細胞軸索終末からの伝達物質放出確率を維持する。ヒゲ除去、mGluR5
阻害、IP3シグナリング阻害によるこの維持機構の遮断が、前シナプスからの伝達物質放出確率低下を引
き起こすと考えられる。本論文は、幼若期以降の個体での大脳皮質における可塑性だけでなく、シナプス
機能維持機構という未だ解析が十分でないメカニズムにも光を当てるものであると考えられ、学位の授与
に値するものと考えられる。 


マウス体性感覚野バレル皮質第4層―第2/3シナプスにおける経験依存的シナプス機能維持

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マウス体性感覚野バレル皮質第4層―第2/3シナプスにおける経験依存的シナプス機能維持

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