「ガス状情報伝達物質（ＮＯ、ＣＯ）の脳シナプス可塑性における生理機能」
渋木 克栄 （新潟大学・脳研究所）
ＮＯやＣＯといったガス状の物質が脳内で生成され、記憶学習の素過程であるシナプス可塑性の制御に関わることが知られている。本セミナーでは我々の研究を中心に小脳長期抑圧をめぐるＮＯとＣＯの機能、放出メカニズムについて説明する。また、大脳皮質第｣層の長期増強におけるＮＯとＣＯの機能についても触れたい。
小脳長期抑圧は運動学習の基礎メカニズムと考えられている（１）。我々は長期抑圧の成立時にＮＯが放出されることを電気化学的に証明した（２）。このＮＯ放出が小脳スライスを用いて記録した長期抑圧や小脳が関わる運動学習の成立に必要であるという点において多くの研究が一致している。
小脳におけるＮＯの放出メカニズムが最近ＮＯプローブの高感度化により明確になってきた。結局ＮＯは神経型ＮＯ合成酵素を含む顆粒細胞の軸索である平行線維から放出されることがわかった（３）。また平行線維を単独に高頻度刺激すると、平行線維からのグルタミン酸放出がｃＡＭＰ依存性の長期増強を起こすことが知られているが（４）、我々はＮＯ放出でもｃＡＭＰ依存性の長期増強が起きることを明らかにした。
ガス状情報伝達物質としてはＮＯ以外にＣＯもあるといわれている。ＣＯはＮＯより弱いが単独でｃＧＭＰ産生を促進する効果がある。またＮＯによるｃＧＭＰ産生を阻害する効果もある。この二つのメカニズムのどちらが小脳長期抑圧の成立に重要であるか解析したところ、むしろ４０ｎＭ程度の濃度ではＣＯが長期抑圧を阻害すること、この阻害がＮＯ投与でキャンセル出来ることが判った。結局小脳長期抑圧ではＣＯはＮＯ・ｃＧＭＰ信号系の抑制的な修飾因子として機能すると思われる。また、内因性につくられるＣＯにも外から加えたＣＯと同等の作用が明らかになった。
また小脳長期抑圧以外にも大脳皮質第｣層の長期増強がＮＯ依存性であることが知られている。我々はラット聴覚野のスライス標本を用い、第・｡層の長期増強はＮＯに依存しないが第｣層の長期増強はＮＯ依存性であること、第｣層の長期増強は第・｡層に比べて有意にＮＯ放出量が多いこと、第｣層の長期増強においてＮＯとＣＯが拮抗的に機能することを見い出した。以上からＮＯやＣＯは小脳だけではなくいくつかのシナプス可塑性の調節因子として普遍的な重要性を持っているものと思われる。
参考文献
- Ito, M. Annu. Rev. Neurosci. 12, 85-102 (1989)
- Shibuki, K. & Okada, D. Nature 349, 326-328 (1991).
- Shibuki. K. & Kimura. S. J. Physiol. (Lond.) 498, 443-452 (1997).
- Salin, P.A., Malenka, R.C. & Nicoll, R.A. Neuron 16, 797-803 (1996).