https://bsd.neuroinf.jp/w/api.php?action=feedcontributions&feedformat=atom&user=Yukihironakamura 2026-04-18T23:27:06Z 利用者の投稿記録 MediaWiki 1.43.8 https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=Held%E8%90%BC%E7%8A%B6%E3%82%B7%E3%83%8A%E3%83%97%E3%82%B9&diff=39163 2018-06-10T23:36:51Z

<p>Yukihironakamura: リンクの修正</p> <hr /> <div>&lt;div align=&quot;right&quot;&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/yn1144 中村 行宏]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東京慈恵会医科大学薬理学講座''&lt;br&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/ttakahas 高橋 智幸]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''沖縄科学技術大学院大学細胞分子シナプス機能ユニット''&lt;br&gt;<br /> DOI：&lt;selfdoi /&gt;　原稿受付日：2016年3月22日　原稿完成日：2016年10月1日&lt;br&gt;<br /> 担当編集委員：[http://researchmap.jp/michisukeyuzaki 柚崎 通介]（慶應義塾大学 医学部生理学）&lt;br&gt;<br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> 英：calyx of Held　独：Held'schen Calyx　仏：calice de Held<br /> <br /> 同義語：Held杯状シナプス、Heldのカリックスシナプス<br /> <br /> {{box|text=　蝸牛神経核から伸長した軸索終末端が、対側台形体核の主細胞に形成する萼（がく、calyx、カリックス）状のシナプス。音入力を聴覚中枢へ高速かつ正確に伝達するため、前終末端が台形体核主細胞の細胞体を萼状に包み込み、興奮性神経伝達物質グルタミン酸を放出する。巨大なシナプス前終末をもつことから、シナプス前終末とシナプス後細胞からの同時パッチクランプ記録が可能であり、温血動物中枢シナプス伝達機構の研究上、格好のモデルとなっている。}}<br /> <br /> ==Held萼状シナプスとは==<br /> [[Image:CalyxFig1.png|thumb|350px|'''図1．Held萼状シナプス前終末からのパッチクランプ記録'''&lt;br&gt;（左）ラット脳幹スライス標本におけるシナプス前終末とシナプス後細胞(＝台形体核主細胞）からの同時パッチクランプ記録の例。画面中央円形の構造が台形体核主細胞の細胞体、その細胞体上部辺縁に位置する三日月形の構造がHeld萼状シナプスの前終末である。（右）パッチ電極より蛍光色素を注入し、萼状シナプス前終末の形態を可視化した顕微鏡写真。透過光像と重ね合わせてある。]]<br /> <br /> 　[[脳幹]]の[[蝸牛神経核]]から伸長した[[軸索]]終末端が、対側[[台形体核]]の主細胞に形成するカリックス（calyx、萼）状の[[シナプス]]。ドイツの解剖学者[[wikipedia:de:Hans Held (Mediziner)|Hans Held]]（1866-1942）が[[ゴルジ染色]]によって同定した&lt;ref name=ref1&gt;'''Hans Held'''&lt;br&gt;Die centrale Gehörleitung.&lt;br&gt;''Arch. Anat. Physiol. Anat. Abt. '' :1893, 17;201-248. [http://bsd.neuroinf.jp/wiki/ファイル:Hans_Held.pdf PDF]&lt;/ref&gt;。[[聴覚]]神経回路を構成し、両耳間強度差による[[音源定位]]に重要な情報処理機能を果たしている。音入力を聴覚中枢へ高速かつ正確に伝達するため、前終末端が台形体核主細胞の細胞体を萼状に包み込み、入力信号に応じて多量の興奮性[[神経伝達物質]][[グルタミン酸]]を放出する。1994年、Forsytheはこの巨大[[シナプス前終末]]から[[パッチクランプ記録]]を行うことに成功した&lt;ref name=ref2&gt;&lt;pubmed&gt; 7837096 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。ついでシナプス前終末と台形体核主細胞からの同時パッチクランプ記録（図1）&lt;ref name=ref3&gt;'''高橋 智幸, 堀 哲也, 中村 行宏, 山下 貴之'''&lt;br&gt;プレシナプス機構のスライスパッチクランプ研究法&lt;br&gt;岡田泰伸編 最新パッチクランプ実験技術法, pp.96-102. ''吉岡書店（東京）'':2011&lt;/ref&gt;が可能になり、温血動物中枢シナプス伝達機構の研究上、格好のモデルとなっている&lt;ref name=ref4&gt;&lt;pubmed&gt; 16896951 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref5&gt;&lt;pubmed&gt; 22035348 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　なお、calyxは「[[wj:萼|萼]]（がく）」と「杯」の両方の和訳が可能であり、[[wj:腎臓|腎臓]]のcalyxのように腎杯と訳されることもある。しかし実際のシナプスの形態、特に成熟後の形態を考慮すると杯よりも花萼がふさわしく、本邦のcalyx of Held研究者間ではこの見解を支持する見方が多かったこともあり、本稿では一貫して「Held萼状シナプス」の和訳を用いた。<br /> <br /> ==構造==<br /> === 聴覚神経回路上での位置づけ===<br /> [[Image:CalyxFig3.png|thumb|350px|'''図2．齧歯類脳幹の聴覚神経回路図'''&lt;br&gt;音の振動は内耳の有毛細胞で電気信号に変換され、蝸牛神経を経て蝸牛神経核の細胞へ入力する。腹側蝸牛神経核の球形房状細胞は脳幹反対側の台形体核へ興奮性の投射を送る。この軸索終末がHeld萼状シナプスである。台形体核主細胞は抑制性の投射を上オリーブ核へ送る。上オリーブ核の細胞は台形体核から抑制性の入力、同側（図右側）の蝸牛神経核から興奮性の入力を受け、左右の耳からの入力が合一する。興奮性投射は赤、抑制性投射は青で示してある。矢印は信号の流れを示す。]]<br /> <br /> 　Held萼状シナプスの高速高信頼性伝達機能は、[[音源定位]]の目的に特化したものと考えられる。<br /> <br /> 　音の振動は内耳の[[有毛細胞]]で電気信号に変換され、蝸牛神経を経て[[蝸牛神経核]]へ入力する。[[腹側蝸牛神経核]]の細胞のうち、[[大型球形房状細胞]]（large spherical bushy cell）は低周波の音を検出し、両側の[[内側上オリーブ核]]に投射し、ここで両耳間時間差を検出する。一方、[[小型球形房状細胞]]（small spherical bushy cell）と[[球形房状細胞]]（globular bushy cell）は高周波の音を検出する。<br /> <br /> 　球形房状細胞（globular bushy cell）は[[脳幹]]反対側の[[台形体核]]へ興奮性の信号を送り、[[カリックスシナプス]]を介して台形体核主細胞に興奮性入力を与える。台形体核主細胞は[[抑制性]]投射を外側上オリーブ核へ送る（図2）。外側上オリーブ核は、同側（図2右側）の小型球形房状細胞から興奮性の入力を同時に受けることによって、両耳間の[[音圧]]差を検出し、高周波の[[音源定位]]に貢献する。同一の音源に由来する興奮性入力と抑制性入力を同時に感知するためには、同側の蝸牛神経核小型球形房状細胞からの興奮性入力と反対側の球形房状細胞－台形体核主細胞からの抑制性入力が時間差なしで[[外側上オリーブ核]]に到達する必要がある。実際、ネコやコウモリを用いた実験では同側興奮性入力と抑制性入力が数百マイクロ秒以下という極めて短い時間差で外側上オリーブ核へ到達することが示されているが&lt;ref name=ref53&gt;&lt;pubmed&gt; 9425196 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref54&gt;&lt;pubmed&gt; 9212244 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、その神経学的機構の詳細は明らかでない。<br /> <br /> === 発生 ===<br /> 　内側蝸牛神経核球形房状細胞の軸索は、[[Robo]]3によって[[脳幹]]対側への伸長が誘導され、[[Eph]]Bによって台形体核主細胞にターゲッティングされる&lt;ref name=ref6&gt;&lt;pubmed&gt; 21093567 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　齧歯類では、軸索末端が台形体核に到達してコンタクトを形成するのは胎生17日齢頃であり、この時点ですでにシナプスは台形体核神経細胞に[[活動電位]]を誘発する強度を有している&lt;ref name=ref7&gt;&lt;pubmed&gt; 20855433 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。生後1日齢までは樹状に分岐したシナプス前終末が台形体核主細胞の細胞体や[[樹状突起]]に接触しており、1つの台形体核主細胞には複数の軸索が投射している。特徴的な萼状シナプス前終末は、生後2～4日齢にかけて形成される。この期間に1つの主要な投射入力を残して他の入力線維は排除され、生後5日齢までにはシナプス前終末と台形体核主細胞の間に1:1対応が確立する&lt;ref name=ref8&gt;&lt;pubmed&gt; 16707803 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。しかし、一部の蝸牛神経細胞の軸索は分岐して複数の台形体核主細胞へ投射・支配することがあるため、蝸牛神経細胞と台形体核主細胞の関係は必ずしも1対1ではない。<br /> <br /> === 形態学的特徴 ===<br /> 　Held萼状シナプス前終末は、台形体核主細胞の[[細胞体]]に直接、シナプスを形成している。[[樹状突起]]を介さないこの軸索細胞体間結合は、樹状突起フィルタリングによる電気信号の減衰や遅延を排除することによって、高速高信頼性のシナプス伝達に寄与している。前終末は生後1週齢では匙状に広がりシナプス後細胞表面の約60%を覆っているが&lt;ref name=ref9&gt;&lt;pubmed&gt; 12495627 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、生後2～3週齢以降では、末端が分岐（fenestration）して、幹（stalk）の先端に多数の隆起部（swelling）が生じて台形体核主細胞を取り囲むようになる&lt;ref name=ref10&gt;&lt;pubmed&gt; 8423239 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　生後9～14日齢[[ラット]]の萼状シナプス前終末には450～1100個の[[アクティブゾーン]]が平均約600 nm間隔で存在している&lt;ref name=ref9 /&gt;&lt;ref name=ref11&gt;&lt;pubmed&gt; 12486149 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。アクティブゾーンは幹と隆起部どちらにも分布し、隆起部当たり平均6.8個存在する&lt;ref name=ref12&gt;&lt;pubmed&gt; 16399677 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。個々のアクティブゾーンは互いに独立してはたらくと考えられている。アクティブゾーンには1個当たり2～3個の[[シナプス小胞]]がドックしている様子が[[電子顕微鏡]]で観察されている&lt;ref name=ref9 /&gt;。また隆起部ではシナプス小胞が[[ミトコンドリア]]の周囲をドーナツ状に取り囲んでいる構造が観察されている&lt;ref name=ref12 /&gt;。シナプス小胞の直径は約45 nmで&lt;ref name=ref9 /&gt;、シナプス前終末当たりの総数は7万個にのぼる&lt;ref name=ref11 /&gt;。<br /> <br /> 　またシナプス前終末内は[[細胞骨格]]が発達しており、シナプスの形態的安定性と[[シナプス小胞]]の動態に関わっている。シナプスの周囲は[[アストロサイト]]と[[NG2グリア細胞]]に囲まれており、一部のNG2グリア細胞はHeld萼状シナプス前終末から直接シナプス入力を受ける&lt;ref name=ref13&gt;&lt;pubmed&gt; 19635853 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==機能 ==<br /> [[Image:CalyxFig2.png|thumb|240px|'''図3．シナプス前終末の活動電位、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流、シナプス後細胞（台形体核主細胞）の興奮性シナプス後電流の波形'''&lt;br&gt;聴覚獲得前生後7日齢（橙）と聴覚獲得後生後14日（青）Wistarラットの萼状シナプスからパッチクランプ法にて記録した。蝸牛神経核房状細胞の軸索を電気刺激することによって発生するシナプス前終末活動電位波形（上段）を、[[膜電位固定法]]における[[コマンド電圧]]として利用してシナプス前終末Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流を測定（中段）し、同時に発生する興奮性シナプス後電流（下段）を台形体核神経細胞から記録した。生後発達に伴う活動電位幅の短縮は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流の発生するタイミングを早めることによって、シナプス後電流の立ち上がりを早め、シナプス遅延の短縮に貢献する。]]<br /> <br /> 　萼状シナプスには、高速・高信頼性のシナプス伝達を行うための最適化が見られるが、シナプス伝達の基本的な分子機構は、他のシナプスと共通であると考えられている。シナプス伝達機構についての一般的な性質は本辞典の他項目に譲り、本項ではHeld萼状シナプスを標本として用いた研究で明らかとなった知見に絞って記述する。<br /> <br /> === シナプス前終末の活動電位 ===<br /> 　内側蝸牛神経核の房状細胞で発生した活動電位は、軸索を伝導してシナプス前終末端に到達する。[[電位依存性ナトリウムチャネル]]は、萼状シナプス前終末にはほとんど存在せず、前終末起始部に近接する[[ランヴィエ絞輪]]に局在しているため、活動電位はシナプス前終末へ受動的に伝播すると考えられている&lt;ref name=ref14&gt;&lt;pubmed&gt; 15814803 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。成熟[[齧歯動物]]のシナプス前終末の活動電位の振幅は約120 mV、半値幅は約0.2 ms であり&lt;ref name=ref15&gt;&lt;pubmed&gt; 11124994 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図3）、''in vivo''では1 KHzもの高頻度で発火する。<br /> <br /> 　活動電位は、[[電位依存性カリウムチャネル]]による修飾をうける。[[低電位活性型カリウムチャネル]]ファミリーの[[Kv1.1]]、[[Kv1.2]]は主として前終末起始部に発現し、活動電位の発火頻度を調節する&lt;ref name=ref16&gt;&lt;pubmed&gt; 12177193 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。[[高電位活性型カリウムチャネル]][[Kv3.1]]はシナプス前終末のシナプスの反対側の膜上に高密度で発現し、膜を[[再分極]]することによって活動電位の幅を短縮している&lt;ref name=ref17&gt;&lt;pubmed&gt; 14614103 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> === シナプス小胞の開口放出 ===<br /> 　活動電位によってシナプス前終末が[[脱分極]]すると[[電位依存性カルシウムチャネル]][[Cav2]]が開口し、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の流入が[[シナプス小胞]]の[[開口放出]]を誘導する。Cav2は[[アクティブゾーン]]内部でクラスター状に分布しており、シナプス小胞はチャネルクラスターの外縁に位置していると推定される&lt;ref name=ref18&gt;&lt;pubmed&gt; 25533484 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。チャネルクラスター近傍でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の一過性濃度上昇は急峻な濃度勾配（[[カルシウムドメイン]]）を形成するため、カルシウムチャネルクラスター外縁とシナプス小胞の距離は、[[開口放出]]の確率やタイミングを規定する。成熟した齧歯類のシナプス前終末ではカルシウムチャネルクラスター外縁とシナプス小胞の距離は約20 nmであり、この距離でCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は数十 &amp;mu;Mに達すると推定される&lt;ref name=ref18 /&gt;。<br /> <br /> 　萼状シナプスにおける主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーは[[シナプトタグミン2]]であり、シナプトタグミン2を欠損させた[[マウス]]では活動電位によって誘発される開口放出が著しく減少する&lt;ref name=ref19&gt;&lt;pubmed&gt; 21338883 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。通常、1発の活動電位に対する小胞の[[放出確率]]は0.1～0.2&lt;ref name=ref9 /&gt;&lt;ref name=ref20&gt;&lt;pubmed&gt; 18339695 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;である。放出された[[グルタミン酸]]は、シナプス間隙で数mMの濃度に達し&lt;ref name=ref21&gt;&lt;pubmed&gt; 23070699 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、台形体核主細胞の[[グルタミン酸受容体]]を活性化する。放出されたグルタミン酸は拡散によってシナプス間隙から流出し、次いでシナプス前終末を取り囲む[[アストロサイト]]の突起から[[グルタミン酸トランスポーター]]（GLAST）を介して回収される。<br /> <br /> === シナプス後細胞に発生するシナプス電流と活動電位 ===<br /> 　シナプス後細胞である台形体核主細胞の伝達物質受容体は[[AMPA型グルタミン酸受容体|AMPA型]]および[[NMDA型グルタミン酸受容体]]である。成熟した萼状シナプスでは、シナプス後電流は主としてAMPA型グルタミン酸受容体、なかでも速い開閉キネティクスを備えたflop型[[GluA4]]によって担われる&lt;ref name=ref22&gt;&lt;pubmed&gt; 15634782 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス小胞1個あたりのグルタミン酸によって30～50 pAの[[微小シナプス電流]]が発生し&lt;ref name=ref23&gt;&lt;pubmed&gt; 12736334 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、1発の活動電位によってシナプス前終末から100個以上のシナプス小胞が放出されるため&lt;ref name=ref24&gt;&lt;pubmed&gt; 8837774 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後電流の振幅は数nA～数十nAに達する。この電流量は活動電位の[[閾値]]を超える台形体核主細胞の脱分極を惹起するのに十分であり、シナプス前終末の1発の[[活動電位]]による伝達物質の放出によって台形体核主細胞に確実に活動電位が発生する。<br /> <br /> 　台形体核主細胞の細胞体に発現しているナトリウムチャネルは低密度なため、[[活動電位]]は軸索起始部で発生して細胞体に逆伝播する&lt;ref name=ref14 /&gt;。[[ナトリウムチャネル]]に加えて軸索起始部には電位依存性[[カリウムチャネル]]Kv1.1/Kv1.2が発現しており、活動電位の閾値と振幅を制御するとともに、1回の興奮性シナプス電位によって複数の活動電位が発生するのを防いでいる&lt;ref name=ref16 /&gt;。台形体核主細胞のKv2およびKv3.1は、活動電位の幅を調節することによって高頻度発火を可能にしている&lt;ref name=ref25&gt;&lt;pubmed&gt; 9547392 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> === シナプス小胞の回収と伝達物質充填、再利用 ===<br /> 　伝達物質を開口放出したシナプス小胞は、[[エンドサイトーシス]]によってシナプス前終末に回収される。エンドサイトーシスは、[[GTP]]の[[wikipedia:ja:加水分解|加水分解]]を伴う[[ダイナミン]]の活性によって担われる&lt;ref name=ref26&gt;&lt;pubmed&gt; 15637282 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。エンドサイトーシスの速度はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的に調節され、高頻度発火によってシナプス前終末のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇すると亢進し、実験的に[[カルシウムキレート剤]]をシナプス前終末に注入すると抑制される&lt;ref name=ref27&gt;&lt;pubmed&gt; 19640480 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref28&gt;&lt;pubmed&gt; 20562869 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。エンドサイトーシスの後、シナプス小胞は[[液胞型プロトンATPase]]よって酸性化される。形成されたプロトンの濃度勾配を利用して[[小胞型グルタミン酸トランスポーター]]がシナプス小胞にグルタミン酸を充填する。萼状シナプスには、小胞型グルタミン酸トランスポーターの[[VGluT1|VGluT&lt;sub&gt;1&lt;/sub&gt;]]と[[VGluT2|VGluT&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;]]が発現しているが&lt;ref name=ref29&gt;&lt;pubmed&gt; 15911123 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、両者が同一のシナプス小胞上に共存しているのか、別々の小胞上に発現しているのかは明らかでない。グルタミン酸取り込みの時定数（&amp;tau;）は生理的温度で7秒であり、小胞が完全に充填されるには数十秒を必要とする&lt;ref name=ref30&gt;&lt;pubmed&gt; 23141063 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス小胞は再利用のためアクティブゾーンへ輸送される。この過程には[[細胞骨格]]が関与すると考えられており、[[アクチン]]のターンオーバー&lt;ref name=ref31&gt;&lt;pubmed&gt; 12574412 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;や[[インターセクチン]]の発現&lt;ref name=ref32&gt;&lt;pubmed&gt; 23633571 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;を阻害するとシナプス小胞の補充が遅れる。<br /> <br /> === 聴覚の獲得に伴うHeld萼状シナプスの生後発達変化 ===<br /> 　マウスおよび[[ラット]]では生後12日齢頃に聴覚機能が完成するが、この時期にHeld萼状シナプス伝達の性質が変化することが知られている。<br /> <br /> 　例えば、シナプス前終末における[[カリウムチャネル]]の発現増加と活性化速度の上昇によって、シナプス前終末の活動電位幅が短縮し（図3）、高頻度での活動電位発生が可能となる&lt;ref name=ref33&gt;&lt;pubmed&gt; 17331991 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。活動電位幅の短縮はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入のタイミングを早めシナプス応答の立ち上がりを早くするが、一方でカルシウムチャネルの開口数の減少と開口時間の短縮をもたらし、シナプス前末端へのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入量の減少によって小胞放出確率を低下させる。しかし、この[[放出確率]]の減少は、生後発達に伴って[[Ca2+センサー|Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサー]]がカルシウムチャネルクラスターに接近して、より高濃度のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を感知することによって部分的に補償される&lt;ref name=ref18/&gt;&lt;ref name=ref34&gt;&lt;pubmed&gt; 15843616 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス強度は、更に[[アクティブゾーン]]の個数&lt;ref name=ref9/&gt;と[[即時放出可能プール]]サイズが増大することによって維持される&lt;ref name=ref35&gt;&lt;pubmed&gt; 11483715 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。放出確率の減少と放出可能プールの増大は、1回のシナプス伝達で消費されるシナプス小胞の割合を低く抑え、高頻度でのシナプス伝達の持続を可能とする。<br /> <br /> 　聴覚獲得時期前後でシナプス小胞の開口放出を担う電位依存性[[カルシウムチャネル]]サブタイプの構成にも変化が生じる。生後7日齢シナプス前終末では[[Cav2.1]]（[[P/Q型カルシウムチャネル|P/Q型]]）、[[Cav2.2]]（[[N型カルシウムチャネル|N型]]）、[[Cav2.3]]（[[R型カルシウムチャネル|R型]]）が共存してシナプス伝達を担っているが、生後2週齢までにCav2.2とCav2.3は消失しCav2.1だけが残る&lt;ref name=ref36&gt;&lt;pubmed&gt; 10627581 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。またシナプス前終末内の[[カルシウム結合タンパク質]] [[カルレチニン]]の発現が増加して、シナプスの短期可塑性に影響を与える&lt;ref name=ref37&gt;&lt;pubmed&gt; 15355314 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　さらに、シナプス小胞の回収・充填機構でも生後発達変化が生じる。生後7日齢ではCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性エンドサイトーシスに[[カルモジュリン]]が関与するが&lt;ref name=ref38&gt;&lt;pubmed&gt; 19633667 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、生後14日齢ではカルモジュリンは関与しなくなり、より低親和性のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーによる機構に置換される&lt;ref name=ref28/&gt;。また小胞型グルタミン酸トランスポーターVGluT1の発現が増加して&lt;ref name=ref29/&gt;、小胞へのグルタミン酸充填が加速される&lt;ref name=ref30/&gt;。<br /> <br /> 　一方、シナプス後細胞においては、NMDA型グルタミン酸受容体の発現がシナプス入力依存的に減少し&lt;ref name=ref39&gt;&lt;pubmed&gt; 11331363 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後電流は主としてAMPA型グルタミン酸受容体によって担われるようになる。またAMPA型グルタミン酸受容体サブタイプのうち[[GluA1]]が減少し、開閉キネティクスの速いGluA4の比率が上昇する&lt;ref name=ref22/&gt;。また単一シナプス小胞の伝達物質によって生じる微小シナプス電流の振幅も増大する&lt;ref name=ref23/&gt;。これらの生後発達変化はいずれも高速・高信頼性のシナプス伝達の達成に向けられている。<br /> <br /> === シナプス伝達の調節機構 ===<br /> ==== 伝達物質放出の修飾 ====<br /> 　シナプス前終末には、[[代謝活性型グルタミン酸受容体]]、代謝型[[GABAB受容体|GABA&lt;sub&gt;B&lt;/sub&gt;受容体]]、[[アデノシン]][[A1受容体]]、[[ノルアドレナリン]][[α2受容体]]、[[カンナビノイド]][[CB1受容体]]、[[セロトニン]][[5-HT1B受容体|5-HT&lt;sub&gt;1B&lt;/sub&gt;受容体]]が存在する。これら[[Gタンパク質共役型受容体]]の活性化によって、[[三量体Gタンパク質]]から解離された&amp;beta;&amp;gamma;サブユニットは、電位依存性カルシウムチャネルに結合しCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流を抑制し、これによって伝達物質放出を抑制する&lt;ref name=ref40&gt;'''Tomoyuki Takahashi, Yoshinao Kajikawa, Masahiro Kimura, Naoto Saitoh, Tetsuhiro Tsujimoto'''&lt;br&gt; Presynaptic mechanism underlying regulation of transmitter release by G protein coupled receptors.&lt;br&gt;''Korean J. Physiol. Pharmacol. '' :2004, 8(2):69-76.&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref41&gt;&lt;pubmed&gt; 17067296 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このGタンパク質を介したシナプス伝達の抑制は、萼状シナプスにおけるシナプス前性の主要なシナプス伝達調節機構である。Gタンパク質共役受容体のうち、セロトニン5H-T&lt;sub&gt;1B&lt;/sub&gt;受容体、アデノシンA1受容体は生後2週齢までに消失するが、代謝活性型グルタミン酸受容体、GABA&lt;sub&gt;B&lt;/sub&gt;受容体を介した抑制は、生後発達を通じて存続する。しかし、これらの代謝活性型受容体のリガンドの由来は必ずしも明らかでない。<br /> <br /> 　[[シナプス前終末]]の膜電位は伝達物質の放出に影響を与える。シナプス前終末に発現するシナプス前終末[[グリシン受容体]]の開口&lt;ref name=ref42&gt;&lt;pubmed&gt; 11385573 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;やカリウムチャネル[[Kv7.5]]の不活化&lt;ref name=ref43&gt;&lt;pubmed&gt; 21666672 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;は[[膜電位]]を上昇させる（シナプス前終末内部のCl&lt;sup&gt;-&lt;/sup&gt;濃度は約20 mMと細胞体に比べて高く&lt;ref name=ref56&gt;&lt;pubmed&gt; 17079672 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;Cl&lt;sup&gt;-&lt;/sup&gt;平衡電位が静止膜電位より浅いため、グリシン受容体の開口はCl&lt;sup&gt;-&lt;/sup&gt;の細胞外への流出をもたらす）。この活動電位の閾値には到達しない膜電位上昇は、電位依存性カルシウムチャネルの[[開口確率]]を増大させ、前終末内のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇につながる。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇は[[自発性微小シナプス電流]]の頻度を増加させるとともに、活動電位によって誘発される小胞の放出を促進させる&lt;ref name=ref44&gt;&lt;pubmed&gt; 19403620 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　また、シナプス前終末の[[タンパク質リン酸化酵素A]]の活性化は[[EPAC]]を介してシナプス小胞の[[放出確率]]と即時[[放出可能プール]]サイズを共に増加させて、シナプス伝達を増強する&lt;ref name=ref45&gt;&lt;pubmed&gt; 15175390 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。さらに[[タンパク質リン酸化酵素C]]は[[小胞Ca2+センサー|小胞Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサー]]のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;感受性を増加して、高頻度刺激後のシナプス伝達増強をもたらす&lt;ref name=ref46&gt;&lt;pubmed&gt; 17884983 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==== エンドサイトーシスの修飾 ====<br /> 　開口放出とエンドサイトーシスのバランスは、シナプス伝達の維持に重要である。高頻度でシナプス伝達が起きると、シナプス前終末のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇しエンドサイトーシスが亢進する&lt;ref name=ref27 /&gt;。またシナプス後細胞では、[[NMDA型グルタミン酸受容体]]を介したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入によってNOSの活性化が誘導され[[一酸化窒素]]が合成される。一酸化窒素は拡散し[[逆行性シグナル]]としてシナプス前終末に入り、前終末の[[可溶性グアニル酸シクラーゼ]]を活性化する。以下、シナプス前終末内[[cGMP]]濃度の上昇→[[タンパク質リン酸化酵素G]] (PKG)の活性化→[[RhoA]]の活性→[[Rhoキナーゼ]]の活性化→[[PIP2|PIP&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;]]の産生というカスケードを経て、エンドサイトーシスを加速する&lt;ref name=ref47&gt;&lt;pubmed&gt; 22578503 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref48&gt;&lt;pubmed&gt; 23864695 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==== シナプス伝達の短期可塑性 ====<br /> 　シナプスでは、連続する複数の入力を受ける際、2番目以降のシナプス応答が初回の応答に比べて増強（促通）または減弱（[[抑圧]]）する[[短期可塑性]]が生じる。[[シナプス促通]]と抑圧を担う分子機構は独立かつ共存しており、いずれが優勢となるかは種々の条件によって異なる。<br /> <br /> 　Held萼状シナプスにおける短期抑圧の主な要因は、[[放出可能プール]]の枯渇、シナプス前終末カルシウムチャネルの不活性化&lt;ref name=ref49&gt;&lt;pubmed&gt; 9581770 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後細胞のAMPA型グルタミン酸受容体の[[脱感作]]&lt;ref name=ref9/&gt;&lt;ref name=ref20/&gt;である。聴覚獲得前の萼状シナプス前終末は、放出確率が高く、放出可能プールが小さく&lt;ref name=ref35/&gt;、またシナプス小胞の補充再利用も遅いため、短期抑圧を示す。聴覚獲得前の萼状シナプスにおける[[カルシウム]]チャネルの不活性化は、カルモジュリンによって誘導されるが、カルモジュリンの役割は生後発達と共に減弱する&lt;ref name=ref50&gt;&lt;pubmed&gt; 18238813 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。AMPA型グルタミン酸受容体の脱感作は高頻度入力の場合に重要となる&lt;ref name=ref20/&gt;。<br /> <br /> 　シナプス促通は、初回の活動電位によって流入したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が原因となって生じる。[[シナプス前終末内]]に残存したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が2回目の活動電位によって流入するCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に加算され、小胞のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーはより高濃度のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を感知する。また残存Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;はカルシウムチャネルの開口速度を速めて&lt;ref name=ref51&gt;&lt;pubmed&gt; 9769416 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、[[シナプス促通]]をもたらす&lt;ref name=ref44/&gt;。生後発達に伴い[[放出確率]]が低下し[[放出可能プール]]が大きくなるため、聴覚獲得後の萼状シナプスでは、促通傾向が優勢になる。<br /> <br /> 　なお聴覚獲得前の萼状シナプスでは、連続高頻度刺激によってシナプス伝達の数分にわたる増強（[[post-tetanic potentiation]]; [[PTP]]）が誘発可能である&lt;ref name=ref52&gt;&lt;pubmed&gt; 15695246 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このメカニズムはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇によって活性化した[[PKC]]が小胞Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;感受性を高めることによる&lt;ref name=ref46/&gt;。<br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> *[[シナプス]]<br /> *[[興奮性シナプス]]<br /> *[[シナプス前終末]]<br /> *[[シナプス小胞]]<br /> *[[活動電位]]<br /> *[[放出可能プール]]<br /> *[[放出確率]]<br /> *[[開口放出]]<br /> *[[アクティブゾーン]]<br /> *[[カルシウムチャネル]]<br /> *[[カリウムチャネル]]<br /> *[[Gタンパク質共役型受容体]]<br /> *[[エンドサイトーシス]]<br /> *[[グルタミン酸受容体]]<br /> *[[イオンチャンネル型グルタミン酸受容体]]<br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> &lt;references/&gt;</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0%E3%82%AD%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%83%88%E5%89%A4&diff=38681 2018-03-28T08:49:42Z

<p>Yukihironakamura: </p> <hr /> <div>&lt;div align=&quot;right&quot;&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/yn1144 中村 行宏]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東京慈恵会医科大学薬理学講座''&lt;br&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/ttakahas 高橋 智幸]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''沖縄科学技術大学院大学細胞分子[[シナプス]]機能ユニット''&lt;br&gt;<br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> 英：[[calcium]] chelator　独：Calciumchelator　仏：chélateur du calcium<br /> <br /> {{box|text=カルシウムキレート剤は、水溶液中でカルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）へ選択的に結合して、その活性を消失させる非金属リガンド分子である。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;は細胞内シグナル伝達を担う代表的なセカンドメッセンジャーであり、神経細胞の分化、突起の伸展、[[神経伝達物質]]放出、[[シナプス可塑性]]、神経[[細胞死]]などさまざまな細胞機能に関与している。細胞の[[カルシウム]]依存性機能の研究において、カルシウムキレート剤は必須のツールである。また低分子[[カルシウム指示薬]]は、カルシウムキレート剤をもとに化学合成されたものである。代表的なカルシウムキレート剤としてEGTAとBAPTAがあげられる。}}<br /> <br /> ==キレート剤とは==<br /> キレート剤とは、溶液中で金属[[イオン]]と結合する非金属のリガンドで、リガンド分子内の複数の配位原子で1つの金属イオンと結合し、その金属イオンの活性を低下させる。金属イオンとキレート剤が反応してできた化合物をキレート錯体、またその反応をキレート化という。キレート錯体はリガンドが金属イオンと複数の配位座で結合しているため、個々の配位結合の親和性が弱くても全体としては安定し、金属イオンが分離しにくい。キレート化した金属イオンは沈殿を生成せず溶液中に存在し続けるものの、その活性は無効化または低減される。生物学実験においては、金属イオンが不可欠な酵素反応の停止や、遊離金属イオンの濃度調節、キレート滴定法による遊離金属イオンの定量に用いられる。<br /> <br /> ==カルシウムキレート剤の例==<br /> カルシウムキレート剤は、キレート剤の中でもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレート化するものである。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;と同時に他の金属イオンもキレートする非選択的なカルシウムキレート剤と、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に特異性の高い選択的なカルシウムキレート剤が存在するが、研究や実験の目的に応じてどちらも使用されるため、本項では両者ともカルシウムキレート剤として解説する。以下に詳説するEDTA、EGTA、BAPTAの他、N'-(2-ヒドロキシエチル)エチレンジアミン-N,N,N'-三酢酸（HEDTA）やニトリロトリ酢酸（NTA）などもカルシウムキレート剤として用いられることがある。&lt;br&gt;<br /> <br /> <br /> {{chembox<br /> | Name = EDTA<br /> | ImageFile = Structure-EDTA-220px.svg<br /> | ImageName = Skeletal formula of EDTA<br /> | ImageSize1 = 150px<br /> | SystematicName = 2,2′,2″,2‴-(Ethane-1,2-diyldinitrilo)tetraacetic acid<br /> | OtherNames = N,N′-Ethane-1,2-diylbis[N-(carboxymethyl)glycine]&lt;br&gt; Diaminoethane-tetraacetic acid&lt;br&gt; Edetic acid&lt;br&gt; Ethylenedinitrilo-tetraacetic acid<br /> | Section1 = {{Chembox Identifiers<br /> | CASNo = 60-00-4<br /> | CASNo_Ref = {{cascite|correct|CAS}}| <br /> | PubChem = 6049<br /> | ChemSpiderID_Ref = {{chemspidercite|correct|chemspider}}<br /> | ChemSpiderID = 5826<br /> | UNII = 9G34HU7RV0<br /> | UNII_Ref = {{fdacite|correct|FDA}}<br /> | KEGG = D00052<br /> | KEGG_Ref = {{keggcite|correct|kegg}}<br /> | ChEBI = 42191<br /> | ChEBI_Ref = {{ebicite|correct|EBI}}<br /> | ChEMBL = 858<br /> | ChEMBL_Ref = {{ebicite|correct|EBI}}<br /> | SMILES = OC(=O)CN(CCN(CC(O)=O)CC(O)=O)CC(O)=O<br /> | StdInChI_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}<br /> | StdInChI = 1S/C10H16N2O8/c13-7(14)3-11(4-8(15)16)1-2-12(5-9(17)18)6-10(19)20/h1-6H2,(H,13,14)(H,15,16)(H,17,18)(H,19,20)<br /> | StdInChIKey_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}<br /> | StdInChIKey = KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N}}<br /> | Section2 = {{Chembox Properties<br /> | C=10 | H=16 | N=2 | O=8<br /> | Appearance = Colourless crystals<br /> | Density = 0.860 g&amp;nbsp;cm&lt;sup&gt;−3&lt;/sup&gt; (20&amp;nbsp;°C) }}<br /> }}<br /> ===エチレンジアミン四酢酸（ethylenediaminetetraacetic acid：EDTA）===<br /> アミノポリカルボン酸の一種。1935年オーストリアの化学者[[wikipedia:Ferdinand Münz|Ferdinand Münz]]（1888-1969）によって初めて合成され&lt;ref&gt;'''Matteo Paolieri'''&lt;br&gt;Ferdinand Münz: EDTA and 40 years of inventions.&lt;br&gt;Bull. Hist. Chem. ACS.: 2017, 42(2);133–140&lt;/ref&gt;、ドイツの染料会社イーゲーファルベン（I.G. Farben）よりTrilon Bという商品名で硬水軟化剤として発売された&lt;ref&gt;'''柴田村治, 永田恭一&lt;br&gt;'''対話でつづる錯塩化学 : その4 錯体化学の周辺&lt;br&gt; [https://doi.org/10.20665/kagakukyouiku.21.6_446 化学教育: 1973, 21(6);446-450]&lt;/ref&gt;。EDTAはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;とMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をはじめとする二価の金属イオンと特によくキレート結合するが、それ以外にAg&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;、Fe&lt;sup&gt;3+&lt;/sup&gt;、Zr&lt;sup&gt;4+&lt;/sup&gt;などの1～4価の金属イオンとも結合する広範なキレート剤である&lt;ref name = dojin&gt;'''同仁化学研究所&lt;br&gt;'''Dojindo技術情報 &gt;プロトコル集 &gt;[http://www.dojindo.co.jp/technical/protocol/log.pdf カタログ付録Iキレート安定度定数一覧表]&lt;/ref&gt;。その強力なキレート能と安定性のため、現在では工業目的から食品添加物まで日常生活の多岐にわたって使用されている。&lt;br&gt;<br /> 生物学実験では、しばしば酵素の不活性化剤として用いられる。例えば、[[DNA]]を溶解・保存するTE（Tris－EDTA）溶液中のEDTAは、DNA分解酵素DNAaseの補因子であるMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートしてDNAaseの活性を抑制する。また、タンパク質分解酵素の一種金属プロテアーゼの多くはZn&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的であり、タンパク質精製に際してはプロテアーゼ活性抑制のためにEDTAが添加される。さらに、接着性細胞の接着はMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的な[[細胞接着因子]]のはたらきによるため、細胞を単離したり培養ディッシュから剥がしたりする際にもEDTAがキレート剤として使用される。&lt;br&gt;<br /> <br /> {{chembox<br /> | Name = EGTA<br /> | ImageFile = Structure-EGTA-220px.png<br /> | ImageName = Skeletal formula of EGTA<br /> | ImageSize = 200px<br /> | SystematicName = Ethylene glycol-bis(2-aminoethylether)-''N'',''N'',''N′'',''N′''-tetraacetic acid<br /> | OtherNames = Triethylene glycol diamine tetraacetic acid<br /> |Section1={{Chembox Identifiers<br /> | CASNo = 67-42-5<br /> | CASNo_Ref = {{cascite|correct|CAS}}<br /> | PubChem = 6207 <br /> | ChemSpiderID_Ref = {{chemspidercite|correct|chemspider}}<br /> | ChemSpiderID = 5972<br /> | UNII_Ref = {{fdacite|correct|FDA}}<br /> | UNII = 526U7A2651<br /> | KEGG = D00569<br /> | KEGG_Ref = {{keggcite|correct|kegg}}<br /> | ChEBI = 30740<br /> | ChEBI_Ref = {{ebicite|correct|EBI}}<br /> | ChEMBL = 240390<br /> | ChEMBL_Ref = {{ebicite|correct|EBI}}<br /> | SMILES = O=C(O)CN(CC(=O)O)CCOCCOCCN(CC(=O)O)CC(=O)O<br /> | StdInChI_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}<br /> | StdInChI = 1S/C14H24N2O10/c17-11(18)7-15(8-12(19)20)1-3-25-5-6-26-4-2-16(9-13(21)22)10-14(23)24/h1-10H2,(H,17,18)(H,19,20)(H,21,22)(H,23,24)<br /> | StdInChIKey_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}<br /> | StdInChIKey = DEFVIWRASFVYLL-UHFFFAOYSA-N <br /> }}<br /> |Section2={{Chembox Properties<br /> | C=14 | H=24 | N=2 | O=10<br /> | Appearance = <br /> | Density = <br /> | MeltingPtC = 241<br /> | BoilingPt = <br /> | Solubility = <br /> }}<br /> }}<br /> <br /> ===グリコールエーテルジアミン四酢酸（ethylene glycol tetraacetic acid：EGTA）===<br /> GEDTAともいう。二価および三価の金属イオンと反応し錯体を形成する。EGTAはEDTAとキレート生成定数はあまり変わらないが、金属イオンに対する特異性が異なり、二価の金属イオンではMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に比べ、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;やCd&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に対する選択性が高い&lt;ref name = dojin /&gt;。このため、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;，Mg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;共存下でCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を選択的にキレートするにはEGTAが適しており&lt;ref&gt;'''R W Schmid, Charles Reilley'''&lt;br&gt;New complexon for titration of calcium in the presence of magnesium.&lt;br&gt;Analyt. Chem.: 1957, 29;264-268&lt;/ref&gt;、細胞内や無細胞系でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;生理機能解析に汎用される。&lt;br&gt;<br /> EGTAと（EDTAも）Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の結合は水溶液のpHに依存する。EGTA1分子には最大4つのH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合できるが、生理学的pH（=7）付近では通常2つのH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合している。この状態でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;との結合速度は、H&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合していない状態のEGTAより100～1000倍遅い&lt;ref&gt;'''Pietro Mirti'''&lt;br&gt;Kinetics of ligand exchange and dissociation reactions of the calcium(II)-EGTA complex investigated by the NMR technique.&lt;br&gt;J. inorg. nucl. Chem.: 1978, 41;323-330&lt;/ref&gt;。EGTAにCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が結合するとH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;は解離する。pH依存性はpH7付近で顕著に変化し、さらにEGTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の結合は溶液の温度とイオン強度にも影響される&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 6771253 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 6442108 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図1）。EGTAの特性はこれら複数の要素に依存するため、測定法による誤差を大きくしている。例えばpH7.2における室温下でのEGTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の解離定数は70～543 nM、結合速度定数は1.05×10&lt;sup&gt;7&lt;/sup&gt;～ 4.38×10&lt;sup&gt;6&lt;/sup&gt; M&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;s&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;と報告されている&lt;ref name=Naraghi&gt;&lt;pubmed&gt; 9481476 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 11106608 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 27957749 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。&lt;br&gt;<br /> EGTAを用いてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;緩衝液を作製する場合、上述の種々の依存性を考慮して適切なEGTA濃度を設定しなければならない。溶液中のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度、Mg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度、EGTA濃度の総量とpH、温度、イオン強度から遊離Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を計算で求める方法が開発され&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 15003852 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、プ[[ラット]]フォームが公開されている（[http://maxchelator.stanford.edu/ maxchelator]）。細胞外から投与して細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートできるよう、エステル基をつけて[[細胞膜]]の透過性を高めたEGTA-AMも利用される。<br /> [[Image:CaChelator figure1.png|none|thumb|350px|'''図1．EGTAの結合速度定数のpH依存性（左）と温度依存性（右）'''&lt;br&gt;測定条件の異なる複数の文献の測定値を便宜的に同一のグラフ上にプロットした。]]<br /> <br /> {{chembox<br /> | Name = BAPTA<br /> | ImageFile = Structure-BAPTA-220px.png<br /> | ImageName = Skeletal formula of BAPTA<br /> | ImageSize = 200px<br /> | SystematicName = 1,2-bis(''o''-aminophenoxy)ethane-''N'',''N'',''N′'',''N′''-tetraacetic acid<br /> | OtherNames = <br /> |Section1={{Chembox Identifiers<br /> | CASNo = 85233-19-8<br /> | CASNo_Ref = {{cascite|correct|CAS}}<br /> | PubChem = 104751 <br /> | ChemSpiderID_Ref = {{chemspidercite|correct|chemspider}}<br /> | ChemSpiderID = 94562<br /> | UNII_Ref = {{fdacite|correct|FDA}}<br /> | UNII = K22DDW77C0<br /> | KEGG_Ref = {{keggcite|correct|kegg}}<br /> | ChEBI = 60888<br /> | ChEBI_Ref = {{ebicite|correct|EBI}}<br /> | ChEMBL = 1590868<br /> | ChEMBL_Ref = {{ebicite|correct|EBI}}<br /> | SMILES = O=C(O)CN(c2ccccc2OCCOc1ccccc1N(CC(=O)O)CC(=O)O)CC(=O)O<br /> | StdInChI_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}<br /> | StdInChI = 1S/C22H24N2O10/c25-19(26)11-23(12-20(27)28)15-5-1-3-7-17(15)33-9-10-34-18-8-4-2-6-16(18)24(13-21(29)30)14-22(31)32/h1-8H,9-14H2,(H,25,26)(H,27,28)(H,29,30)(H,31,32)<br /> | StdInChIKey_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}<br /> | StdInChIKey = FTEDXVNDVHYDQW-UHFFFAOYSA-N<br /> }}<br /> |Section2={{Chembox Properties<br /> | C=22 | H=24 | N=2 | O=10<br /> | Appearance = <br /> | Density = 1.494 g/cm&lt;sup&gt;3&lt;/sup&gt;<br /> | MeltingPtC = 177-179<br /> | BoilingPt = <br /> | Solubility = <br /> }}<br /> }}<br /> ===1,2-ビス（o-アミノフェノキシド）エタン-N,N,N',N'-テトラ酢酸（1,2-bis-(o-Aminophenoxy)-ethane-N,N,N',N'-tetraacetic acid：BAPTA）===<br /> EGTAの誘導体として1980年に[[wikipedia:ja:ロジャー・Y・チエン|Roger Tsien]]（1952-2016）によって開発された。細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;測定に用いる低分子カルシウム指示薬はカルシウムキレート剤がその母核化合物となっているが、EGTA（およびその誘導体のカルシウム指示薬Quin2）はそのpH依存性が問題であった。また高いpKa（&gt;8）値に起因するCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;との遅い結合速度も時間分解能を高める上で不都合であった。よりすぐれたカルシウム指示薬の開発にあたって彼は、EGTAで窒素原子と酸素原子をつないでいるメチレン基をベンゼン環へ置換することですべての配位子の[[PKA|pKa]]を6.5以下にし、pH7付近での性質を安定させることに成功した&lt;ref name=Tsien&gt;&lt;pubmed&gt; 6770893 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図2）。こうしてできたキレート剤がBAPTAであり、Fura2に続く多くの低分子カルシウム指示薬の母核化合物となった。細胞内の生理的Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度（0.1 nM～1 mM）では、BAPTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;は1:1で結合する&lt;ref name=Tsien /&gt;。解離定数は220 nMでEGTAと同等であるが、結合速度定数は4.0 × 10&lt;sup&gt;8&lt;/sup&gt; M&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;sec&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;とEGTAに比べて50～100倍速い&lt;ref name=Naraghi /&gt;。たとえばイカの巨大[[シナプス前]]末端からの神経伝達物質放出はEGTAでは抑制されないがBAPTAで抑制されることからシナプス前末端内におけるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の源（[[カルシウムチャネル]]）とCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の受容器（[[シナプス小胞]]のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサー）の距離が近いことを反映していると考えられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 1675264 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このように、結合速度定数の異なるEGTAとBAPTAによる生理現象の抑制率を比較定量することによって、生理現象に関わる[[カルシウムドメイン]]のサイズを推定することができる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9539117 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=Nakamura&gt;&lt;pubmed&gt; 29563180 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。&lt;br&gt;<br /> 細胞外から投与して細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートするときには、エステル基をつけて細胞膜の透過性を高めたBAPTA-AMが利用される。<br /> [[Image:CaChelator figure2.png|none|thumb|200px|'''図2．各種Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;錯体の条件定数のpH依存性'''&lt;br&gt;生理的pH（7）付近における曲線の傾きに着目。（株）同仁化学研究所の[http://dominoweb.dojindo.co.jp/goodsr7.nsf/View_Display/B019?OpenDocument 製品情報]より許可を得て転載]]<br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> *[[カルシウム]]<br /> *[[カルシウム指示薬]]<br /> *[[カルシウムドメイン]]<br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> &lt;references/&gt;</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0%E3%82%AD%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%83%88%E5%89%A4&diff=38621 2018-03-23T09:51:10Z

<p>Yukihironakamura: </p> <hr /> <div>&lt;div align=&quot;right&quot;&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/yn1144 中村 行宏]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東京慈恵会医科大学薬理学講座''&lt;br&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/ttakahas 高橋 智幸]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''沖縄科学技術大学院大学細胞分子[[シナプス]]機能ユニット''&lt;br&gt;<br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> 英：[[calcium]] chelator　独：Calciumchelator　仏：chélateur du calcium<br /> <br /> {{box|text=カルシウムキレート剤は、水溶液中でカルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）へ選択的に結合して、その活性を消失させる非金属リガンド分子である。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;は細胞内シグナル伝達を担う代表的なセカンドメッセンジャーであり、神経細胞の分化、突起の伸展、[[神経伝達物質]]放出、[[シナプス可塑性]]、神経[[細胞死]]などさまざまな細胞機能に関与している。細胞の[[カルシウム]]依存性機能の研究において、カルシウムキレート剤は必須のツールである。また低分子[[カルシウム指示薬]]は、カルシウムキレート剤をもとに化学合成されたものである。代表的なカルシウムキレート剤としてEGTAとBAPTAがあげられる。}}<br /> <br /> ==キレート剤とは==<br /> キレート剤とは、溶液中で金属[[イオン]]と結合する非金属のリガンドで、リガンド分子内の複数の配位原子で1つの金属イオンと結合し、その金属イオンの活性を低下させる。金属イオンとキレート剤が反応してできた化合物をキレート錯体、またその反応をキレート化という。キレート錯体はリガンドが金属イオンと複数の配位座で結合しているため、個々の配位結合の親和性が弱くても全体としては安定し、金属イオンが分離しにくい。キレート化した金属イオンは沈殿を生成せず溶液中に存在し続けるものの、その活性は無効化または低減される。生物学実験においては、金属イオンが不可欠な酵素反応の停止や、遊離金属イオンの濃度調節、キレート滴定法による遊離金属イオンの定量に用いられる。<br /> <br /> ==カルシウムキレート剤の例==<br /> カルシウムキレート剤は、キレート剤の中でもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレート化するものである。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;と同時に他の金属イオンもキレートする非選択的なカルシウムキレート剤と、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に特異性の高い選択的なカルシウムキレート剤が存在するが、研究や実験の目的に応じてどちらも使用されるため、本項では両者ともカルシウムキレート剤として解説する。以下に詳説するEDTA、EGTA、BAPTAの他、N'-(2-ヒドロキシエチル)エチレンジアミン-N,N,N'-三酢酸（HEDTA）やニトリロトリ酢酸（NTA）などもカルシウムキレート剤として用いられることがある。&lt;br&gt;<br /> <br /> <br /> {{chembox<br /> | Name = EDTA<br /> | ImageFile = Structure-EDTA-220px.svg<br /> | ImageName = Skeletal formula of EDTA<br /> | ImageSize1 = 150px<br /> | SystematicName = 2,2′,2″,2‴-(Ethane-1,2-diyldinitrilo)tetraacetic acid<br /> | OtherNames = N,N′-Ethane-1,2-diylbis[N-(carboxymethyl)glycine]&lt;br&gt; Diaminoethane-tetraacetic acid&lt;br&gt; Edetic acid&lt;br&gt; Ethylenedinitrilo-tetraacetic acid<br /> | Section1 = {{Chembox Identifiers<br /> | CASNo = 60-00-4<br /> | CASNo_Ref = {{cascite|correct|CAS}}| <br /> | PubChem = 6049<br /> | ChemSpiderID_Ref = {{chemspidercite|correct|chemspider}}<br /> | ChemSpiderID = 5826<br /> | UNII = 9G34HU7RV0<br /> | UNII_Ref = {{fdacite|correct|FDA}}<br /> | KEGG = D00052<br /> | KEGG_Ref = {{keggcite|correct|kegg}}<br /> | ChEBI = 42191<br /> | ChEBI_Ref = {{ebicite|correct|EBI}}<br /> | ChEMBL = 858<br /> | ChEMBL_Ref = {{ebicite|correct|EBI}}<br /> | SMILES = OC(=O)CN(CCN(CC(O)=O)CC(O)=O)CC(O)=O<br /> | StdInChI_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}<br /> | StdInChI = 1S/C10H16N2O8/c13-7(14)3-11(4-8(15)16)1-2-12(5-9(17)18)6-10(19)20/h1-6H2,(H,13,14)(H,15,16)(H,17,18)(H,19,20)<br /> | StdInChIKey_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}<br /> | StdInChIKey = KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N}}<br /> | Section2 = {{Chembox Properties<br /> | C=10 | H=16 | N=2 | O=8<br /> | Appearance = Colourless crystals<br /> | Density = 0.860 g&amp;nbsp;cm&lt;sup&gt;−3&lt;/sup&gt; (20&amp;nbsp;°C) }}<br /> }}<br /> ===エチレンジアミン四酢酸（ethylenediaminetetraacetic acid：EDTA）===<br /> アミノポリカルボン酸の一種。1935年オーストリアの化学者[[wikipedia:Ferdinand Münz|Ferdinand Münz]]（1888-1969）によって初めて合成され&lt;ref&gt;'''Matteo Paolieri'''&lt;br&gt;Ferdinand Münz: EDTA and 40 years of inventions.&lt;br&gt;Bull. Hist. Chem. ACS.: 2017, 42(2);133–140&lt;/ref&gt;、ドイツの染料会社イーゲーファルベン（I.G. Farben）よりTrilon Bという商品名で硬水軟化剤として発売された&lt;ref&gt;'''柴田村治, 永田恭一&lt;br&gt;'''対話でつづる錯塩化学 : その4 錯体化学の周辺&lt;br&gt; [https://doi.org/10.20665/kagakukyouiku.21.6_446 化学教育: 1973, 21(6);446-450]&lt;/ref&gt;。EDTAはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;とMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をはじめとする二価の金属イオンと特によくキレート結合するが、それ以外にAg&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;、Fe&lt;sup&gt;3+&lt;/sup&gt;、Zr&lt;sup&gt;4+&lt;/sup&gt;などの1～4価の金属イオンとも結合する広範なキレート剤である&lt;ref name = dojin&gt;'''同仁化学研究所&lt;br&gt;'''Dojindo技術情報 &gt;プロトコル集 &gt;[http://www.dojindo.co.jp/technical/protocol/log.pdf カタログ付録Iキレート安定度定数一覧表]&lt;/ref&gt;。その強力なキレート能と安定性のため、現在では工業目的から食品添加物まで日常生活の多岐にわたって使用されている。&lt;br&gt;<br /> 生物学実験では、しばしば酵素の不活性化剤として用いられる。例えば、[[DNA]]を溶解・保存するTE（Tris－EDTA）溶液中のEDTAは、DNA分解酵素DNAaseの補因子であるMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートしてDNAaseの活性を抑制する。また、タンパク質分解酵素の一種金属プロテアーゼの多くはZn&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的であり、タンパク質精製に際してはプロテアーゼ活性抑制のためにEDTAが添加される。さらに、接着性細胞の接着はMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的な[[細胞接着因子]]のはたらきによるため、細胞を単離したり培養ディッシュから剥がしたりする際にもEDTAがキレート剤として使用される。&lt;br&gt;<br /> <br /> {{chembox<br /> | Name = EGTA<br /> | ImageFile = Structure-EGTA-220px.png<br /> | ImageName = Skeletal formula of EGTA<br /> | ImageSize = 200px<br /> | SystematicName = Ethylene glycol-bis(2-aminoethylether)-''N'',''N'',''N′'',''N′''-tetraacetic acid<br /> | OtherNames = Triethylene glycol diamine tetraacetic acid<br /> |Section1={{Chembox Identifiers<br /> | CASNo = 67-42-5<br /> | CASNo_Ref = {{cascite|correct|CAS}}<br /> | PubChem = 6207 <br /> | ChemSpiderID_Ref = {{chemspidercite|correct|chemspider}}<br /> | ChemSpiderID = 5972<br /> | UNII_Ref = {{fdacite|correct|FDA}}<br /> | UNII = 526U7A2651<br /> | KEGG = D00569<br /> | KEGG_Ref = {{keggcite|correct|kegg}}<br /> | ChEBI = 30740<br /> | ChEBI_Ref = {{ebicite|correct|EBI}}<br /> | ChEMBL = 240390<br /> | ChEMBL_Ref = {{ebicite|correct|EBI}}<br /> | SMILES = O=C(O)CN(CC(=O)O)CCOCCOCCN(CC(=O)O)CC(=O)O<br /> | StdInChI_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}<br /> | StdInChI = 1S/C14H24N2O10/c17-11(18)7-15(8-12(19)20)1-3-25-5-6-26-4-2-16(9-13(21)22)10-14(23)24/h1-10H2,(H,17,18)(H,19,20)(H,21,22)(H,23,24)<br /> | StdInChIKey_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}<br /> | StdInChIKey = DEFVIWRASFVYLL-UHFFFAOYSA-N <br /> }}<br /> |Section2={{Chembox Properties<br /> | C=14 | H=24 | N=2 | O=10<br /> | Appearance = <br /> | Density = <br /> | MeltingPtC = 241<br /> | BoilingPt = <br /> | Solubility = <br /> }}<br /> }}<br /> <br /> ===グリコールエーテルジアミン四酢酸（ethylene glycol tetraacetic acid：EGTA）===<br /> GEDTAともいう。二価および三価の金属イオンと反応し錯体を形成する。EGTAはEDTAとキレート生成定数はあまり変わらないが、金属イオンに対する特異性が異なり、二価の金属イオンではMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に比べ、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;やCd&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に対する選択性が高い&lt;ref name = dojin /&gt;。このため、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;，Mg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;共存下でCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を選択的にキレートするにはEGTAが適しており&lt;ref&gt;'''R W Schmid, Charles Reilley'''&lt;br&gt;New complexon for titration of calcium in the presence of magnesium.&lt;br&gt;Analyt. Chem.: 1957, 29;264-268&lt;/ref&gt;、細胞内や無細胞系でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;生理機能解析に汎用される。&lt;br&gt;<br /> EGTAと（EDTAも）Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の結合は水溶液のpHに依存する。EGTA1分子には最大4つのH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合できるが、生理学的pH（=7）付近では通常2つのH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合している。この状態でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;との結合速度は、H&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合していない状態のEGTAより100～1000倍遅い&lt;ref&gt;'''Pietro Mirti'''&lt;br&gt;Kinetics of ligand exchange and dissociation reactions of the calcium(II)-EGTA complex investigated by the NMR technique.&lt;br&gt;J. inorg. nucl. Chem.: 1978, 41;323-330&lt;/ref&gt;。EGTAにCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が結合するとH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;は解離する。pH依存性はpH7付近で顕著に変化し、さらにEGTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の結合は溶液の温度とイオン強度にも影響される&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 6771253 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 6442108 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図1）。EGTAの特性はこれら複数の要素に依存するため、測定法による誤差を大きくしている。例えばpH7.2における室温下でのEGTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の解離定数は70～543 nM、結合速度定数は1.05×10&lt;sup&gt;7&lt;/sup&gt;～ 4.38×10&lt;sup&gt;6&lt;/sup&gt; M&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;s&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;と報告されている&lt;ref name=Naraghi&gt;&lt;pubmed&gt; 9481476 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 11106608 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 27957749 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。&lt;br&gt;<br /> EGTAを用いてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;緩衝液を作製する場合、上述の種々の依存性を考慮して適切なEGTA濃度を設定しなければならない。溶液中のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度、Mg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度、EGTA濃度の総量とpH、温度、イオン強度から遊離Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を計算で求める方法が開発され&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 15003852 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、プ[[ラット]]フォームが公開されている（[http://maxchelator.stanford.edu/ maxchelator]）。細胞外から投与して細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートできるよう、エステル基をつけて[[細胞膜]]の透過性を高めたEGTA-AMも利用される。<br /> [[Image:CaChelator figure1.png|none|thumb|350px|'''図1．EGTAの結合速度定数のpH依存性（左）と温度依存性（右）'''&lt;br&gt;測定条件の異なる複数の文献の測定値を便宜的に同一のグラフ上にプロットした。]]<br /> <br /> {{chembox<br /> | Name = BAPTA<br /> | ImageFile = Structure-BAPTA-220px.png<br /> | ImageName = Skeletal formula of BAPTA<br /> | ImageSize = 200px<br /> | SystematicName = 1,2-bis(''o''-aminophenoxy)ethane-''N'',''N'',''N′'',''N′''-tetraacetic acid<br /> | OtherNames = <br /> |Section1={{Chembox Identifiers<br /> | CASNo = 85233-19-8<br /> | CASNo_Ref = {{cascite|correct|CAS}}<br /> | PubChem = 104751 <br /> | ChemSpiderID_Ref = {{chemspidercite|correct|chemspider}}<br /> | ChemSpiderID = 94562<br /> | UNII_Ref = {{fdacite|correct|FDA}}<br /> | UNII = K22DDW77C0<br /> | KEGG_Ref = {{keggcite|correct|kegg}}<br /> | ChEBI = 60888<br /> | ChEBI_Ref = {{ebicite|correct|EBI}}<br /> | ChEMBL = 1590868<br /> | ChEMBL_Ref = {{ebicite|correct|EBI}}<br /> | SMILES = O=C(O)CN(c2ccccc2OCCOc1ccccc1N(CC(=O)O)CC(=O)O)CC(=O)O<br /> | StdInChI_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}<br /> | StdInChI = 1S/C22H24N2O10/c25-19(26)11-23(12-20(27)28)15-5-1-3-7-17(15)33-9-10-34-18-8-4-2-6-16(18)24(13-21(29)30)14-22(31)32/h1-8H,9-14H2,(H,25,26)(H,27,28)(H,29,30)(H,31,32)<br /> | StdInChIKey_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}<br /> | StdInChIKey = FTEDXVNDVHYDQW-UHFFFAOYSA-N<br /> }}<br /> |Section2={{Chembox Properties<br /> | C=22 | H=24 | N=2 | O=10<br /> | Appearance = <br /> | Density = 1.494 g/cm&lt;sup&gt;3&lt;/sup&gt;<br /> | MeltingPtC = 177-179<br /> | BoilingPt = <br /> | Solubility = <br /> }}<br /> }}<br /> ===1,2-ビス（o-アミノフェノキシド）エタン-N,N,N',N'-テトラ酢酸（1,2-bis-(o-Aminophenoxy)-ethane-N,N,N',N'-tetraacetic acid：BAPTA）===<br /> EGTAの誘導体として1980年に[[wikipedia:ja:ロジャー・Y・チエン|Roger Tsien]]（1952-2016）によって開発された。細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;測定に用いる低分子カルシウム指示薬はカルシウムキレート剤がその母核化合物となっているが、EGTA（およびその誘導体のカルシウム指示薬Quin2）はそのpH依存性が問題であった。また高いpKa（&gt;8）値に起因するCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;との遅い結合速度も時間分解能を高める上で不都合であった。よりすぐれたカルシウム指示薬の開発にあたって彼は、EGTAで窒素原子と酸素原子をつないでいるメチレン基をベンゼン環へ置換することですべての配位子の[[PKA|pKa]]を6.5以下にし、pH7付近での性質を安定させることに成功した&lt;ref name=Tsien&gt;&lt;pubmed&gt; 6770893 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図2）。こうしてできたキレート剤がBAPTAであり、Fura2に続く多くの低分子カルシウム指示薬の母核化合物となった。細胞内の生理的Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度（0.1 nM～1 mM）では、BAPTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;は1:1で結合する&lt;ref name=Tsien /&gt;。解離定数は220 nMでEGTAと同等であるが、結合速度定数は4.0 × 10&lt;sup&gt;8&lt;/sup&gt; M&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;sec&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;とEGTAに比べて50～100倍速い&lt;ref name=Naraghi /&gt;。たとえばイカの巨大[[シナプス前]]末端からの神経伝達物質放出はEGTAでは抑制されないがBAPTAで抑制されることからシナプス前末端内におけるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の源（[[カルシウムチャネル]]）とCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の受容器（[[シナプス小胞]]のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサー）の距離が近いことを反映していると考えられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 1675264 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このように、結合速度定数の異なるEGTAとBAPTAによる生理現象の抑制率を比較定量することによって、生理現象に関わる[[カルシウムドメイン]]のサイズを推定することができる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9539117 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;'''Yukihiro Nakamura, Maria Reva, David A DiGregorio'''&lt;br&gt;Variations in Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; influx can alter Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;-chelator-based estimates of Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; channel-synaptic vesicle coupling distance.&lt;br&gt;J. Neurosci.: 2018 [https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2061-17.2018 DOI]&lt;/ref&gt;。&lt;br&gt;<br /> 細胞外から投与して細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートするときには、エステル基をつけて細胞膜の透過性を高めたBAPTA-AMが利用される。<br /> [[Image:CaChelator figure2.png|none|thumb|200px|'''図2．各種Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;錯体の条件定数のpH依存性'''&lt;br&gt;生理的pH（7）付近における曲線の傾きに着目。（株）同仁化学研究所の[http://dominoweb.dojindo.co.jp/goodsr7.nsf/View_Display/B019?OpenDocument 製品情報]より許可を得て転載]]<br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> *[[カルシウム]]<br /> *[[カルシウム指示薬]]<br /> *[[カルシウムドメイン]]<br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> &lt;references/&gt;</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:Structure-BAPTA-220px.png&diff=38620 2018-03-23T09:45:54Z

<p>Yukihironakamura: カルシウムキレート剤　BAPTA構造</p> <hr /> <div>[[カルシウムキレート剤]]　BAPTA構造</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:Structure-EGTA-220px.png&diff=38619 2018-03-23T09:43:36Z

<p>Yukihironakamura: カルシウムキレート剤 EGTA構造</p> <hr /> <div>[[カルシウムキレート剤]] EGTA構造</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:Structure-EDTA-220px.svg&diff=38618 2018-03-23T09:39:30Z

<p>Yukihironakamura: カルシウムキレート剤 EDTA構造</p> <hr /> <div>[[カルシウムキレート剤]] EDTA構造</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0%E3%82%AD%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%83%88%E5%89%A4&diff=38617 2018-03-23T09:06:38Z

<p>Yukihironakamura: </p> <hr /> <div>&lt;div align=&quot;right&quot;&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/yn1144 中村 行宏]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東京慈恵会医科大学薬理学講座''&lt;br&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/ttakahas 高橋 智幸]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''沖縄科学技術大学院大学細胞分子[[シナプス]]機能ユニット''&lt;br&gt;<br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> 英：[[calcium]] chelator　独：Calciumchelator　仏：chélateur du calcium<br /> <br /> {{box|text=カルシウムキレート剤は、水溶液中でカルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）へ選択的に結合して、その活性を消失させる非金属リガンド分子である。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;は細胞内シグナル伝達を担う代表的なセカンドメッセンジャーであり、神経細胞の分化、突起の伸展、[[神経伝達物質]]放出、[[シナプス可塑性]]、神経[[細胞死]]などさまざまな細胞機能に関与している。細胞の[[カルシウム]]依存性機能の研究において、カルシウムキレート剤は必須のツールである。また低分子[[カルシウム指示薬]]は、カルシウムキレート剤をもとに化学合成されたものである。代表的なカルシウムキレート剤としてEGTAとBAPTAがあげられる。}}<br /> <br /> ==キレート剤とは==<br /> キレート剤とは、溶液中で金属[[イオン]]と結合する非金属のリガンドで、リガンド分子内の複数の配位原子で1つの金属イオンと結合し、その金属イオンの活性を低下させる。金属イオンとキレート剤が反応してできた化合物をキレート錯体、またその反応をキレート化という。キレート錯体はリガンドが金属イオンと複数の配位座で結合しているため、個々の配位結合の親和性が弱くても全体としては安定し、金属イオンが分離しにくい。キレート化した金属イオンは沈殿を生成せず溶液中に存在し続けるものの、その活性は無効化または低減される。生物学実験においては、金属イオンが不可欠な酵素反応の停止や、遊離金属イオンの濃度調節、キレート滴定法による遊離金属イオンの定量に用いられる。<br /> <br /> ==カルシウムキレート剤の例==<br /> カルシウムキレート剤は、キレート剤の中でもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレート化するものである。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;と同時に他の金属イオンもキレートする非選択的なカルシウムキレート剤と、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に特異性の高い選択的なカルシウムキレート剤が存在するが、研究や実験の目的に応じてどちらも使用されるため、本項では両者ともカルシウムキレート剤として解説する。以下に詳説するEDTA、EGTA、BAPTAの他、N'-(2-ヒドロキシエチル)エチレンジアミン-N,N,N'-三酢酸（HEDTA）やニトリロトリ酢酸（NTA）などもカルシウムキレート剤として用いられることがある。&lt;br&gt;<br /> <br /> <br /> {{chembox<br /> | Name = EDTA<br /> | ImageFile = Structure-EDTA-220px<br /> | ImageName = Skeletal formula of EDTA<br /> | ImageSize1 = 200px<br /> | SystematicName = 2,2′,2″,2‴-(Ethane-1,2-diyldinitrilo)tetraacetic acid<br /> | OtherNames = N,N′-Ethane-1,2-diylbis[N-(carboxymethyl)glycine]&lt;br&gt; Diaminoethane-tetraacetic acid&lt;br&gt; Edetic acid&lt;br&gt; Ethylenedinitrilo-tetraacetic acid<br /> <br /> | Section1 = {{Chembox Identifiers<br /> | CASNo = 60-00-4<br /> | CASNo_Ref = {{cascite|correct|CAS}}| <br /> | PubChem = 6049<br /> | ChemSpiderID_Ref = {{chemspidercite|correct|chemspider}}<br /> | ChemSpiderID = 5826<br /> | UNII = 9G34HU7RV0<br /> | UNII_Ref = {{fdacite|correct|FDA}}<br /> | KEGG = D00052<br /> | KEGG_Ref = {{keggcite|correct|kegg}}<br /> | ChEBI = 42191<br /> | ChEBI_Ref = {{ebicite|correct|EBI}}<br /> | ChEMBL = 858<br /> | ChEMBL_Ref = {{ebicite|correct|EBI}}<br /> | SMILES = OC(=O)CN(CCN(CC(O)=O)CC(O)=O)CC(O)=O<br /> | StdInChI_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}<br /> | StdInChI = 1S/C10H16N2O8/c13-7(14)3-11(4-8(15)16)1-2-12(5-9(17)18)6-10(19)20/h1-6H2,(H,13,14)(H,15,16)(H,17,18)(H,19,20)<br /> | StdInChIKey_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}<br /> | StdInChIKey = KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N}}<br /> <br /> | Section2 = {{Chembox Properties<br /> | C=10 | H=16 | N=2 | O=8<br /> | Appearance = Colourless crystals<br /> | Density = 0.860 g&amp;nbsp;cm&lt;sup&gt;−3&lt;/sup&gt; (20&amp;nbsp;°C) }}<br /> }}<br /> ===エチレンジアミン四酢酸（ethylenediaminetetraacetic acid：EDTA）===<br /> アミノポリカルボン酸の一種。1935年オーストリアの化学者[[wikipedia:Ferdinand Münz|Ferdinand Münz]]（1888-1969）によって初めて合成され&lt;ref&gt;'''Matteo Paolieri'''&lt;br&gt;Ferdinand Münz: EDTA and 40 years of inventions.&lt;br&gt;Bull. Hist. Chem. ACS.: 2017, 42(2);133–140&lt;/ref&gt;、ドイツの染料会社イーゲーファルベン（I.G. Farben）よりTrilon Bという商品名で硬水軟化剤として発売された&lt;ref&gt;'''柴田村治, 永田恭一&lt;br&gt;'''対話でつづる錯塩化学 : その4 錯体化学の周辺&lt;br&gt; [https://doi.org/10.20665/kagakukyouiku.21.6_446 化学教育: 1973, 21(6);446-450]&lt;/ref&gt;。EDTAはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;とMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をはじめとする二価の金属イオンと特によくキレート結合するが、それ以外にAg&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;、Fe&lt;sup&gt;3+&lt;/sup&gt;、Zr&lt;sup&gt;4+&lt;/sup&gt;などの1～4価の金属イオンとも結合する広範なキレート剤である&lt;ref name = dojin&gt;'''同仁化学研究所&lt;br&gt;'''Dojindo技術情報 &gt;プロトコル集 &gt;[http://www.dojindo.co.jp/technical/protocol/log.pdf カタログ付録Iキレート安定度定数一覧表]&lt;/ref&gt;。その強力なキレート能と安定性のため、現在では工業目的から食品添加物まで日常生活の多岐にわたって使用されている。&lt;br&gt;<br /> 生物学実験では、しばしば酵素の不活性化剤として用いられる。例えば、[[DNA]]を溶解・保存するTE（Tris－EDTA）溶液中のEDTAは、DNA分解酵素DNAaseの補因子であるMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートしてDNAaseの活性を抑制する。また、タンパク質分解酵素の一種金属プロテアーゼの多くはZn&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的であり、タンパク質精製に際してはプロテアーゼ活性抑制のためにEDTAが添加される。さらに、接着性細胞の接着はMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的な[[細胞接着因子]]のはたらきによるため、細胞を単離したり培養ディッシュから剥がしたりする際にもEDTAがキレート剤として使用される。&lt;br&gt;<br /> <br /> {{chembox<br /> | Name = EGTA<br /> | ImageFile = Structure-EGTA-220px<br /> | ImageName = Skeletal formula of EGTA<br /> | ImageSize = 260px<br /> | SystematicName = Ethylene glycol-bis(2-aminoethylether)-''N'',''N'',''N′'',''N′''-tetraacetic acid<br /> | OtherNames = Triethylene glycol diamine tetraacetic acid<br /> <br /> |Section1={{Chembox Identifiers<br /> | CASNo = 67-42-5<br /> | CASNo_Ref = {{cascite|correct|CAS}}<br /> | PubChem = 6207 <br /> | ChemSpiderID_Ref = {{chemspidercite|correct|chemspider}}<br /> | ChemSpiderID = 5972<br /> | UNII_Ref = {{fdacite|correct|FDA}}<br /> | UNII = 526U7A2651<br /> | KEGG = D00569<br /> | KEGG_Ref = {{keggcite|correct|kegg}}<br /> | ChEBI = 30740<br /> | ChEBI_Ref = {{ebicite|correct|EBI}}<br /> | ChEMBL = 240390<br /> | ChEMBL_Ref = {{ebicite|correct|EBI}}<br /> | SMILES = O=C(O)CN(CC(=O)O)CCOCCOCCN(CC(=O)O)CC(=O)O<br /> | StdInChI_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}<br /> | StdInChI = 1S/C14H24N2O10/c17-11(18)7-15(8-12(19)20)1-3-25-5-6-26-4-2-16(9-13(21)22)10-14(23)24/h1-10H2,(H,17,18)(H,19,20)(H,21,22)(H,23,24)<br /> | StdInChIKey_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}<br /> | StdInChIKey = DEFVIWRASFVYLL-UHFFFAOYSA-N<br /> }}<br /> |Section2={{Chembox Properties<br /> | C=14 | H=24 | N=2 | O=10<br /> | Appearance = <br /> | Density = <br /> | MeltingPtC = 241<br /> | BoilingPt = <br /> | Solubility = <br /> }}<br /> }}<br /> <br /> ===グリコールエーテルジアミン四酢酸（ethylene glycol tetraacetic acid：EGTA）===<br /> GEDTAともいう。二価および三価の金属イオンと反応し錯体を形成する。EGTAはEDTAとキレート生成定数はあまり変わらないが、金属イオンに対する特異性が異なり、二価の金属イオンではMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に比べ、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;やCd&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に対する選択性が高い&lt;ref name = dojin /&gt;。このため、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;，Mg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;共存下でCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を選択的にキレートするにはEGTAが適しており&lt;ref&gt;'''R W Schmid, Charles Reilley'''&lt;br&gt;New complexon for titration of calcium in the presence of magnesium.&lt;br&gt;Analyt. Chem.: 1957, 29;264-268&lt;/ref&gt;、細胞内や無細胞系でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;生理機能解析に汎用される。&lt;br&gt;<br /> EGTAと（EDTAも）Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の結合は水溶液のpHに依存する。EGTA1分子には最大4つのH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合できるが、生理学的pH（=7）付近では通常2つのH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合している。この状態でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;との結合速度は、H&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合していない状態のEGTAより100～1000倍遅い&lt;ref&gt;'''Pietro Mirti'''&lt;br&gt;Kinetics of ligand exchange and dissociation reactions of the calcium(II)-EGTA complex investigated by the NMR technique.&lt;br&gt;J. inorg. nucl. Chem.: 1978, 41;323-330&lt;/ref&gt;。EGTAにCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が結合するとH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;は解離する。pH依存性はpH7付近で顕著に変化し、さらにEGTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の結合は溶液の温度とイオン強度にも影響される&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 6771253 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 6442108 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図1）。EGTAの特性はこれら複数の要素に依存するため、測定法による誤差を大きくしている。例えばpH7.2における室温下でのEGTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の解離定数は70～543 nM、結合速度定数は1.05×10&lt;sup&gt;7&lt;/sup&gt;～ 4.38×10&lt;sup&gt;6&lt;/sup&gt; M&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;s&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;と報告されている&lt;ref name=Naraghi&gt;&lt;pubmed&gt; 9481476 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 11106608 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 27957749 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。&lt;br&gt;<br /> EGTAを用いてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;緩衝液を作製する場合、上述の種々の依存性を考慮して適切なEGTA濃度を設定しなければならない。溶液中のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度、Mg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度、EGTA濃度の総量とpH、温度、イオン強度から遊離Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を計算で求める方法が開発され&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 15003852 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、プ[[ラット]]フォームが公開されている（[http://maxchelator.stanford.edu/ maxchelator]）。細胞外から投与して細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートできるよう、エステル基をつけて[[細胞膜]]の透過性を高めたEGTA-AMも利用される。<br /> [[Image:CaChelator figure1.png|none|thumb|350px|'''図1．EGTAの結合速度定数のpH依存性（左）と温度依存性（右）'''&lt;br&gt;測定条件の異なる複数の文献の測定値を便宜的に同一のグラフ上にプロットした。]]<br /> <br /> {{chembox<br /> | Name = BAPTA<br /> | ImageFile = Structure-BAPTA-220px<br /> | ImageName = Skeletal formula of BAPTA<br /> | ImageSize = 260px<br /> | SystematicName = 1,2-bis(''o''-aminophenoxy)ethane-''N'',''N'',''N′'',''N′''-tetraacetic acid<br /> | OtherNames = <br /> <br /> |Section1={{Chembox Identifiers<br /> | CASNo = 85233-19-8<br /> | CASNo_Ref = {{cascite|correct|CAS}}<br /> | PubChem = 104751 <br /> | ChemSpiderID_Ref = {{chemspidercite|correct|chemspider}}<br /> | ChemSpiderID = 94562<br /> | UNII_Ref = {{fdacite|correct|FDA}}<br /> | UNII = <br /> | KEGG = <br /> | KEGG_Ref = {{keggcite|correct|kegg}}<br /> | ChEBI = 60888<br /> | ChEBI_Ref = {{ebicite|correct|EBI}}<br /> | ChEMBL = <br /> | ChEMBL_Ref = {{ebicite|correct|EBI}}<br /> | SMILES = O=C(O)CN(c2ccccc2OCCOc1ccccc1N(CC(=O)O)CC(=O)O)CC(=O)O<br /> | StdInChI_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}<br /> | StdInChI = 1S/C22H24N2O10/c25-19(26)11-23(12-20(27)28)15-5-1-3-7-17(15)33-9-10-34-18-8-4-2-6-16(18)24(13-21(29)30)14-22(31)32/h1-8H,9-14H2,(H,25,26)(H,27,28)(H,29,30)(H,31,32)<br /> | StdInChIKey_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}<br /> | StdInChIKey = FTEDXVNDVHYDQW-UHFFFAOYSA-N<br /> }}<br /> |Section2={{Chembox Properties<br /> | C=22 | H=24 | N=2 | O=10<br /> | Appearance = <br /> | Density = 1.494 g/cm&lt;sup&gt;3&lt;/sup&gt;<br /> | MeltingPtC = 177-179<br /> | BoilingPt = <br /> | Solubility = <br /> }}<br /> }}<br /> ===1,2-ビス（o-アミノフェノキシド）エタン-N,N,N',N'-テトラ酢酸（1,2-bis-(o-Aminophenoxy)-ethane-N,N,N',N'-tetraacetic acid：BAPTA）===<br /> EGTAの誘導体として1980年に[[wikipedia:ja:ロジャー・Y・チエン|Roger Tsien]]（1952-2016）によって開発された。細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;測定に用いる低分子カルシウム指示薬はカルシウムキレート剤がその母核化合物となっているが、EGTA（およびその誘導体のカルシウム指示薬Quin2）はそのpH依存性が問題であった。また高いpKa（&gt;8）値に起因するCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;との遅い結合速度も時間分解能を高める上で不都合であった。よりすぐれたカルシウム指示薬の開発にあたって彼は、EGTAで窒素原子と酸素原子をつないでいるメチレン基をベンゼン環へ置換することですべての配位子の[[PKA|pKa]]を6.5以下にし、pH7付近での性質を安定させることに成功した&lt;ref name=Tsien&gt;&lt;pubmed&gt; 6770893 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図2）。こうしてできたキレート剤がBAPTAであり、Fura2に続く多くの低分子カルシウム指示薬の母核化合物となった。細胞内の生理的Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度（0.1 nM～1 mM）では、BAPTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;は1:1で結合する&lt;ref name=Tsien /&gt;。解離定数は220 nMでEGTAと同等であるが、結合速度定数は4.0 × 10&lt;sup&gt;8&lt;/sup&gt; M&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;sec&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;とEGTAに比べて50～100倍速い&lt;ref name=Naraghi /&gt;。たとえばイカの巨大[[シナプス前]]末端からの神経伝達物質放出はEGTAでは抑制されないがBAPTAで抑制されることからシナプス前末端内におけるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の源（[[カルシウムチャネル]]）とCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の受容器（[[シナプス小胞]]のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサー）の距離が近いことを反映していると考えられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 1675264 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このように、結合速度定数の異なるEGTAとBAPTAによる生理現象の抑制率を比較定量することによって、生理現象に関わる[[カルシウムドメイン]]のサイズを推定することができる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9539117 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;'''Yukihiro Nakamura, Maria Reva, David A DiGregorio'''&lt;br&gt;Variations in Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; influx can alter Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;-chelator-based estimates of Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; channel-synaptic vesicle coupling distance.&lt;br&gt;J. Neurosci.: 2018 [https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2061-17.2018 DOI]&lt;/ref&gt;。&lt;br&gt;<br /> 細胞外から投与して細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートするときには、エステル基をつけて細胞膜の透過性を高めたBAPTA-AMが利用される。<br /> [[Image:CaChelator figure2.png|none|thumb|200px|'''図2．各種Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;錯体の条件定数のpH依存性'''&lt;br&gt;生理的pH（7）付近における曲線の傾きに着目。（株）同仁化学研究所の[http://dominoweb.dojindo.co.jp/goodsr7.nsf/View_Display/B019?OpenDocument 製品情報]より許可を得て転載]]<br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> *[[カルシウム]]<br /> *[[カルシウム指示薬]]<br /> *[[カルシウムドメイン]]<br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> &lt;references/&gt;</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0%E3%82%AD%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%83%88%E5%89%A4&diff=38601 2018-03-21T23:54:05Z

<p>Yukihironakamura: </p> <hr /> <div>&lt;div align=&quot;right&quot;&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/yn1144 中村 行宏]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東京慈恵会医科大学薬理学講座''&lt;br&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/ttakahas 高橋 智幸]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''沖縄科学技術大学院大学細胞分子[[シナプス]]機能ユニット''&lt;br&gt;<br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> 英：[[calcium]] chelator　独：Calciumchelator　仏：chélateur du calcium<br /> <br /> {{box|text=カルシウムキレート剤は、水溶液中でカルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）へ選択的に結合して、その活性を消失させる非金属リガンド分子である。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;は細胞内シグナル伝達を担う代表的なセカンドメッセンジャーであり、神経細胞の分化、突起の伸展、[[神経伝達物質]]放出、[[シナプス可塑性]]、神経[[細胞死]]などさまざまな細胞機能に関与している。細胞の[[カルシウム]]依存性機能の研究において、カルシウムキレート剤は必須のツールである。また低分子[[カルシウム指示薬]]は、カルシウムキレート剤をもとに化学合成されたものである。代表的なカルシウムキレート剤としてEGTAとBAPTAがあげられる。}}<br /> <br /> ==キレート剤とは==<br /> キレート剤とは、溶液中で金属[[イオン]]と結合する非金属のリガンドで、リガンド分子内の複数の配位原子で1つの金属イオンと結合し、その金属イオンの活性を低下させる。金属イオンとキレート剤が反応してできた化合物をキレート錯体、またその反応をキレート化という。キレート錯体はリガンドが金属イオンと複数の配位座で結合しているため、個々の配位結合の親和性が弱くても全体としては安定し、金属イオンが分離しにくい。キレート化した金属イオンは沈殿を生成せず溶液中に存在し続けるものの、その活性は無効化または低減される。生物学実験においては、金属イオンが不可欠な酵素反応の停止や、遊離金属イオンの濃度調節、キレート滴定法による遊離金属イオンの定量に用いられる。<br /> <br /> ==カルシウムキレート剤の例==<br /> カルシウムキレート剤は、キレート剤の中でもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレート化するものである。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;と同時に他の金属イオンもキレートする非選択的なカルシウムキレート剤と、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に特異性の高い選択的なカルシウムキレート剤が存在するが、研究や実験の目的に応じてどちらも使用されるため、本項では両者ともカルシウムキレート剤として解説する。以下に詳説するEDTA、EGTA、BAPTAの他、N'-(2-ヒドロキシエチル)エチレンジアミン-N,N,N'-三酢酸（HEDTA）やニトリロトリ酢酸（NTA）などもカルシウムキレート剤として用いられることがある。<br /> <br /> ===エチレンジアミン四酢酸（ethylenediaminetetraacetic acid：EDTA）===<br /> アミノポリカルボン酸の一種。1935年オーストリアの化学者[[wikipedia:Ferdinand Münz|Ferdinand Münz]]（1888-1969）によって初めて合成され&lt;ref&gt;'''Matteo Paolieri'''&lt;br&gt;Ferdinand Münz: EDTA and 40 years of inventions.&lt;br&gt;Bull. Hist. Chem. ACS.: 2017, 42(2);133–140&lt;/ref&gt;、ドイツの染料会社イーゲーファルベン（I.G. Farben）よりTrilon Bという商品名で硬水軟化剤として発売された&lt;ref&gt;'''柴田村治, 永田恭一&lt;br&gt;'''対話でつづる錯塩化学 : その4 錯体化学の周辺&lt;br&gt; [https://doi.org/10.20665/kagakukyouiku.21.6_446 化学教育: 1973, 21(6);446-450]&lt;/ref&gt;。EDTAはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;とMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をはじめとする二価の金属イオンと特によくキレート結合するが、それ以外にAg&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;、Fe&lt;sup&gt;3+&lt;/sup&gt;、Zr&lt;sup&gt;4+&lt;/sup&gt;などの1～4価の金属イオンとも結合する広範なキレート剤である&lt;ref name = dojin&gt;'''同仁化学研究所&lt;br&gt;'''Dojindo技術情報 &gt;プロトコル集 &gt;[http://www.dojindo.co.jp/technical/protocol/log.pdf カタログ付録Iキレート安定度定数一覧表]&lt;/ref&gt;。その強力なキレート能と安定性のため、現在では工業目的から食品添加物まで日常生活の多岐にわたって使用されている。&lt;br&gt;<br /> 生物学実験では、しばしば酵素の不活性化剤として用いられる。例えば、[[DNA]]を溶解・保存するTE（Tris－EDTA）溶液中のEDTAは、DNA分解酵素DNAaseの補因子であるMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートしてDNAaseの活性を抑制する。また、タンパク質分解酵素の一種金属プロテアーゼの多くはZn&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的であり、タンパク質精製に際してはプロテアーゼ活性抑制のためにEDTAが添加される。さらに、接着性細胞の接着はMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的な[[細胞接着因子]]のはたらきによるため、細胞を単離したり培養ディッシュから剥がしたりする際にもEDTAがキレート剤として使用される。<br /> <br /> ===グリコールエーテルジアミン四酢酸（ethylene glycol tetraacetic acid：EGTA）===<br /> [[Image:CaChelator figure1.png|thumb|350px|'''図1．EGTAの結合速度定数のpH依存性（左）と温度依存性（右）'''&lt;br&gt;測定条件の異なる複数の文献の測定値を便宜的に同一のグラフ上にプロットした。]]<br /> GEDTAともいう。二価および三価の金属イオンと反応し錯体を形成する。EGTAはEDTAとキレート生成定数はあまり変わらないが、金属イオンに対する特異性が異なり、二価の金属イオンではMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に比べ、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;やCd&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に対する選択性が高い&lt;ref name = dojin /&gt;。このため、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;，Mg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;共存下でCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を選択的にキレートするにはEGTAが適しており&lt;ref&gt;'''R W Schmid, Charles Reilley'''&lt;br&gt;New complexon for titration of calcium in the presence of magnesium.&lt;br&gt;Analyt. Chem.: 1957, 29;264-268&lt;/ref&gt;、細胞内や無細胞系でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;生理機能解析に汎用される。&lt;br&gt;<br /> EGTAと（EDTAも）Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の結合は水溶液のpHに依存する。EGTA1分子には最大4つのH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合できるが、生理学的pH（=7）付近では通常2つのH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合している。この状態でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;との結合速度は、H&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合していない状態のEGTAより100～1000倍遅い&lt;ref&gt;'''Pietro Mirti'''&lt;br&gt;Kinetics of ligand exchange and dissociation reactions of the calcium(II)-EGTA complex investigated by the NMR technique.&lt;br&gt;J. inorg. nucl. Chem.: 1978, 41;323-330&lt;/ref&gt;。EGTAにCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が結合するとH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;は解離する。pH依存性はpH7付近で顕著に変化し、さらにEGTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の結合は溶液の温度とイオン強度にも影響される&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 6771253 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 6442108 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図1）。EGTAの特性はこれら複数の要素に依存するため、測定法による誤差を大きくしている。例えばpH7.2における室温下でのEGTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の解離定数は70～543 nM、結合速度定数は1.05×10&lt;sup&gt;7&lt;/sup&gt;～ 4.38×10&lt;sup&gt;6&lt;/sup&gt; M&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;s&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;と報告されている&lt;ref name=Naraghi&gt;&lt;pubmed&gt; 9481476 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 11106608 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 27957749 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。&lt;br&gt;<br /> <br /> EGTAを用いてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;緩衝液を作製する場合、上述の種々の依存性を考慮して適切なEGTA濃度を設定しなければならない。溶液中のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度、Mg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度、EGTA濃度の総量とpH、温度、イオン強度から遊離Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を計算で求める方法が開発され&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 15003852 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、プ[[ラット]]フォームが公開されている（[http://maxchelator.stanford.edu/ maxchelator]）。細胞外から投与して細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートできるよう、エステル基をつけて[[細胞膜]]の透過性を高めたEGTA-AMも利用される。<br /> <br /> <br /> <br /> ===1,2-ビス（o-アミノフェノキシド）エタン-N,N,N',N'-テトラ酢酸（1,2-bis-(o-Aminophenoxy)-ethane-N,N,N',N'-tetraacetic acid：BAPTA）===<br /> [[Image:CaChelator figure2.png|thumb|200px|'''図2．各種Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;錯体の条件定数のpH依存性'''&lt;br&gt;生理的pH（7）付近における曲線の傾きに着目。（株）同仁化学研究所の[http://dominoweb.dojindo.co.jp/goodsr7.nsf/View_Display/B019?OpenDocument 製品情報]より許可を得て転載]]<br /> EGTAの誘導体として1980年に[[wikipedia:ja:ロジャー・Y・チエン|Roger Tsien]]（1952-2016）によって開発された。細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;測定に用いる低分子カルシウム指示薬はカルシウムキレート剤がその母核化合物となっているが、EGTA（およびその誘導体のカルシウム指示薬Quin2）はそのpH依存性が問題であった。また高いpKa（&gt;8）値に起因するCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;との遅い結合速度も時間分解能を高める上で不都合であった。よりすぐれたカルシウム指示薬の開発にあたって彼は、EGTAで窒素原子と酸素原子をつないでいるメチレン基をベンゼン環へ置換することですべての配位子の[[PKA|pKa]]を6.5以下にし、pH7付近での性質を安定させることに成功した&lt;ref name=Tsien&gt;&lt;pubmed&gt; 6770893 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図2）。こうしてできたキレート剤がBAPTAであり、Fura2に続く多くの低分子カルシウム指示薬の母核化合物となった。細胞内の生理的Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度（0.1 nM～1 mM）では、BAPTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;は1:1で結合する&lt;ref name=Tsien /&gt;。解離定数は220 nMでEGTAと同等であるが、結合速度定数は4.0 × 10&lt;sup&gt;8&lt;/sup&gt; M&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;sec&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;とEGTAに比べて50～100倍速い&lt;ref name=Naraghi /&gt;。たとえばイカの巨大[[シナプス前]]末端からの神経伝達物質放出はEGTAでは抑制されないがBAPTAで抑制されることからシナプス前末端内におけるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の源（[[カルシウムチャネル]]）とCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の受容器（[[シナプス小胞]]のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサー）の距離が近いことを反映していると考えられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 1675264 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このように、結合速度定数の異なるEGTAとBAPTAによる生理現象の抑制率を比較定量することによって、生理現象に関わる[[カルシウムドメイン]]のサイズを推定することができる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9539117 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;'''Yukihiro Nakamura, Maria Reva, David A DiGregorio'''&lt;br&gt;Variations in Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; influx can alter Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;-chelator-based estimates of Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; channel-synaptic vesicle coupling distance.&lt;br&gt;J. Neurosci.: 2018 [https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2061-17.2018 DOI]&lt;/ref&gt;。&lt;br&gt;<br /> 細胞外から投与して細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートするときには、エステル基をつけて細胞膜の透過性を高めたBAPTA-AMが利用される。<br /> <br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> *[[カルシウム]]<br /> *[[カルシウム指示薬]]<br /> *[[カルシウムドメイン]]<br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> &lt;references/&gt;</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0%E3%82%AD%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%83%88%E5%89%A4&diff=38600 2018-03-21T23:51:08Z

<p>Yukihironakamura: </p> <hr /> <div>&lt;div align=&quot;right&quot;&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/yn1144 中村 行宏]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東京慈恵会医科大学薬理学講座''&lt;br&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/ttakahas 高橋 智幸]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''沖縄科学技術大学院大学細胞分子[[シナプス]]機能ユニット''&lt;br&gt;<br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> 英：[[calcium]] chelator　独：Calciumchelator　仏：chélateur du calcium<br /> <br /> {{box|text=カルシウムキレート剤は、水溶液中でカルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）へ選択的に結合して、その活性を消失させる非金属リガンド分子である。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;は細胞内シグナル伝達を担う代表的なセカンドメッセンジャーであり、神経細胞の分化、突起の伸展、[[神経伝達物質]]放出、[[シナプス可塑性]]、神経[[細胞死]]などさまざまな細胞機能に関与している。細胞の[[カルシウム]]依存性機能の研究において、カルシウムキレート剤は必須のツールである。また低分子[[カルシウム指示薬]]は、カルシウムキレート剤をもとに化学合成されたものである。代表的なカルシウムキレート剤としてEGTAとBAPTAがあげられる。}}<br /> <br /> ==キレート剤とは==<br /> キレート剤とは、溶液中で金属[[イオン]]と結合する非金属のリガンドで、リガンド分子内の複数の配位原子で1つの金属イオンと結合し、その金属イオンの活性を低下させる。金属イオンとキレート剤が反応してできた化合物をキレート錯体、またその反応をキレート化という。キレート錯体はリガンドが金属イオンと複数の配位座で結合しているため、個々の配位結合の親和性が弱くても全体としては安定し、金属イオンが分離しにくい。キレート化した金属イオンは沈殿を生成せず溶液中に存在し続けるものの、その活性は無効化または低減される。生物学実験においては、金属イオンが不可欠な酵素反応の停止や、遊離金属イオンの濃度調節、キレート滴定法による遊離金属イオンの定量に用いられる。<br /> <br /> ==カルシウムキレート剤の例==<br /> カルシウムキレート剤は、キレート剤の中でもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレート化するものである。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;と同時に他の金属イオンもキレートする非選択的なカルシウムキレート剤と、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に特異性の高い選択的なカルシウムキレート剤が存在するが、研究や実験の目的に応じてどちらも使用されるため、本項では両者ともカルシウムキレート剤として解説する。以下に詳説するEDTA、EGTA、BAPTAの他、N'-(2-ヒドロキシエチル)エチレンジアミン-N,N,N'-三酢酸（HEDTA）やニトリロトリ酢酸（NTA）などもカルシウムキレート剤として用いられることがある。<br /> <br /> ===エチレンジアミン四酢酸（ethylenediaminetetraacetic acid：EDTA）===<br /> アミノポリカルボン酸の一種。1935年オーストリアの化学者[[wikipedia:Ferdinand Münz|Ferdinand Münz]]（1888-1969）によって初めて合成され&lt;ref&gt;'''Matteo Paolieri'''&lt;br&gt;Ferdinand Münz: EDTA and 40 years of inventions.&lt;br&gt;Bull. Hist. Chem. ACS.: 2017, 42(2);133–140&lt;/ref&gt;、ドイツの染料会社イーゲーファルベン（I.G. Farben）よりTrilon Bという商品名で硬水軟化剤として発売された&lt;ref&gt;'''柴田村治, 永田恭一&lt;br&gt;'''対話でつづる錯塩化学 : その4 錯体化学の周辺&lt;br&gt; [https://doi.org/10.20665/kagakukyouiku.21.6_446 化学教育: 1973, 21(6);446-450]&lt;/ref&gt;。EDTAはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;とMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をはじめとする二価の金属イオンと特によくキレート結合するが、それ以外にAg&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;、Fe&lt;sup&gt;3+&lt;/sup&gt;、Zr&lt;sup&gt;4+&lt;/sup&gt;などの1～4価の金属イオンとも結合する広範なキレート剤である&lt;ref name = dojin&gt;'''同仁化学研究所&lt;br&gt;'''Dojindo技術情報 &gt;プロトコル集 &gt;[http://www.dojindo.co.jp/technical/protocol/log.pdf カタログ付録Iキレート安定度定数一覧表]&lt;/ref&gt;。その強力なキレート能と安定性のため、現在では工業目的から食品添加物まで日常生活の多岐にわたって使用されている。&lt;br&gt;<br /> 生物学実験では、しばしば酵素の不活性化剤として用いられる。例えば、[[DNA]]を溶解・保存するTE（Tris－EDTA）溶液中のEDTAは、DNA分解酵素DNAaseの補因子であるMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートしてDNAaseの活性を抑制する。また、タンパク質分解酵素の一種金属プロテアーゼの多くはZn&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的であり、タンパク質精製に際してはプロテアーゼ活性抑制のためにEDTAが添加される。さらに、接着性細胞の接着はMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的な[[細胞接着因子]]のはたらきによるため、細胞を単離したり培養ディッシュから剥がしたりする際にもEDTAがキレート剤として使用される。<br /> <br /> ===グリコールエーテルジアミン四酢酸（ethylene glycol tetraacetic acid：EGTA）===<br /> [[Image:CaChelator figure1.png|thumb|350px|'''図1．EGTAの結合速度定数のpH依存性（左）と温度依存性（右）'''&lt;br&gt;測定条件の異なる複数の文献の測定値を便宜的に同一のグラフ上にプロットした。]]<br /> GEDTAともいう。二価および三価の金属イオンと反応し錯体を形成する。EGTAはEDTAとキレート生成定数はあまり変わらないが、金属イオンに対する特異性が異なり、二価の金属イオンではMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に比べ、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;やCd&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に対する選択性が高い&lt;ref name = dojin /&gt;。このため、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;，Mg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;共存下でCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を選択的にキレートするにはEGTAが適しており&lt;ref&gt;'''R W Schmid, Charles Reilley'''&lt;br&gt;New complexon for titration of calcium in the presence of magnesium.&lt;br&gt;Analyt. Chem.: 1957, 29;264-268&lt;/ref&gt;、細胞内や無細胞系でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;生理機能解析に汎用される。&lt;br&gt;<br /> EGTAと（EDTAも）Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の結合は水溶液のpHに依存する。EGTA1分子には最大4つのH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合できるが、生理学的pH（=7）付近では通常2つのH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合している。この状態でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;との結合速度は、H&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合していない状態のEGTAより100～1000倍遅い&lt;ref&gt;'''Pietro Mirti'''&lt;br&gt;Kinetics of ligand exchange and dissociation reactions of the calcium(II)-EGTA complex investigated by the NMR technique.&lt;br&gt;J. inorg. nucl. Chem.: 1978, 41;323-330&lt;/ref&gt;。EGTAにCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が結合するとH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;は解離する。pH依存性はpH7付近で顕著に変化し、さらにEGTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の結合は溶液の温度とイオン強度にも影響される&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 6771253 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 6442108 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図1）。EGTAの特性はこれら複数の要素に依存するため、測定法による誤差を大きくしている。例えばpH7.2における室温下でのEGTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の解離定数は70～543 nM、結合速度定数は1.05×10&lt;sup&gt;7&lt;/sup&gt;～ 4.38×10&lt;sup&gt;6&lt;/sup&gt; M&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;s&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;と報告されている&lt;ref name=Naraghi&gt;&lt;pubmed&gt; 9481476 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 11106608 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 27957749 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。&lt;br&gt;<br /> <br /> EGTAを用いてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;緩衝液を作製する場合、上述の種々の依存性を考慮して適切なEGTA濃度を設定しなければならない。溶液中のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度、Mg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度、EGTA濃度の総量とpH、温度、イオン強度から遊離Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を計算で求める方法が開発され&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 15003852 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、プ[[ラット]]フォームが公開されている（[http://maxchelator.stanford.edu/ maxchelator]）。細胞外から投与して細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートできるよう、エステル基をつけて[[細胞膜]]の透過性を高めたEGTA-AMも利用される。<br /> <br /> <br /> <br /> ===1,2-ビス（o-アミノフェノキシド）エタン-N,N,N',N'-テトラ酢酸（1,2-bis-(o-Aminophenoxy)-ethane-N,N,N',N'-tetraacetic acid：BAPTA）===<br /> [[Image:CaChelator figure2.png|thumb|200px|'''図2．各種Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;錯体の条件定数のpH依存性'''&lt;br&gt;（株）同仁化学研究所の[http://dominoweb.dojindo.co.jp/goodsr7.nsf/View_Display/B019?OpenDocument 製品情報]より許可を得て転載]]<br /> EGTAの誘導体として1980年に[[wikipedia:ja:ロジャー・Y・チエン|Roger Tsien]]（1952-2016）によって開発された。細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;測定に用いる低分子カルシウム指示薬はカルシウムキレート剤がその母核化合物となっているが、EGTA（およびその誘導体のカルシウム指示薬Quin2）はそのpH依存性が問題であった。また高いpKa（&gt;8）値に起因するCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;との遅い結合速度も時間分解能を高める上で不都合であった。よりすぐれたカルシウム指示薬の開発にあたって彼は、EGTAで窒素原子と酸素原子をつないでいるメチレン基をベンゼン環へ置換することですべての配位子の[[PKA|pKa]]を6.5以下にし、pH7付近での性質を安定させることに成功した&lt;ref name=Tsien&gt;&lt;pubmed&gt; 6770893 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図2）。こうしてできたキレート剤がBAPTAであり、Fura2に続く多くの低分子カルシウム指示薬の母核化合物となった。細胞内の生理的Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度（0.1 nM～1 mM）では、BAPTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;は1:1で結合する&lt;ref name=Tsien /&gt;。解離定数は220 nMでEGTAと同等であるが、結合速度定数は4.0 × 10&lt;sup&gt;8&lt;/sup&gt; M&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;sec&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;とEGTAに比べて50～100倍速い&lt;ref name=Naraghi /&gt;。たとえばイカの巨大[[シナプス前]]末端からの神経伝達物質放出はEGTAでは抑制されないがBAPTAで抑制されることからシナプス前末端内におけるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の源（[[カルシウムチャネル]]）とCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の受容器（[[シナプス小胞]]のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサー）の距離が近いことを反映していると考えられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 1675264 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このように、結合速度定数の異なるEGTAとBAPTAによる生理現象の抑制率を比較定量することによって、生理現象に関わる[[カルシウムドメイン]]のサイズを推定することができる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9539117 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;'''Yukihiro Nakamura, Maria Reva, David A DiGregorio'''&lt;br&gt;Variations in Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; influx can alter Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;-chelator-based estimates of Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; channel-synaptic vesicle coupling distance.&lt;br&gt;J. Neurosci.: 2018 [https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2061-17.2018 DOI]&lt;/ref&gt;。&lt;br&gt;<br /> 細胞外から投与して細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートするときには、エステル基をつけて細胞膜の透過性を高めたBAPTA-AMが利用される。<br /> <br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> *[[カルシウム]]<br /> *[[カルシウム指示薬]]<br /> *[[カルシウムドメイン]]<br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> &lt;references/&gt;</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0%E3%82%AD%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%83%88%E5%89%A4&diff=38599 2018-03-21T23:47:56Z

<p>Yukihironakamura: </p> <hr /> <div>&lt;div align=&quot;right&quot;&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/yn1144 中村 行宏]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東京慈恵会医科大学薬理学講座''&lt;br&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/ttakahas 高橋 智幸]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''沖縄科学技術大学院大学細胞分子[[シナプス]]機能ユニット''&lt;br&gt;<br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> 英：[[calcium]] chelator　独：Calciumchelator　仏：chélateur du calcium<br /> <br /> {{box|text=カルシウムキレート剤は、水溶液中でカルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）へ選択的に結合して、その活性を消失させる非金属リガンド分子である。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;は細胞内シグナル伝達を担う代表的なセカンドメッセンジャーであり、神経細胞の分化、突起の伸展、[[神経伝達物質]]放出、[[シナプス可塑性]]、神経[[細胞死]]などさまざまな細胞機能に関与している。細胞の[[カルシウム]]依存性機能の研究において、カルシウムキレート剤は必須のツールである。また低分子[[カルシウム指示薬]]は、カルシウムキレート剤をもとに化学合成されたものである。代表的なカルシウムキレート剤としてEGTAとBAPTAがあげられる。}}<br /> <br /> ==キレート剤とは==<br /> キレート剤とは、溶液中で金属[[イオン]]と結合する非金属のリガンドで、リガンド分子内の複数の配位原子で1つの金属イオンと結合し、その金属イオンの活性を低下させる。金属イオンとキレート剤が反応してできた化合物をキレート錯体、またその反応をキレート化という。キレート錯体はリガンドが金属イオンと複数の配位座で結合しているため、個々の配位結合の親和性が弱くても全体としては安定し、金属イオンが分離しにくい。キレート化した金属イオンは沈殿を生成せず溶液中に存在し続けるものの、その活性は無効化または低減される。生物学実験においては、金属イオンが不可欠な酵素反応の停止や、遊離金属イオンの濃度調節、キレート滴定法による遊離金属イオンの定量に用いられる。<br /> <br /> ==カルシウムキレート剤の例==<br /> カルシウムキレート剤は、キレート剤の中でもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレート化するものである。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;と同時に他の金属イオンもキレートする非選択的なカルシウムキレート剤と、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に特異性の高い選択的なカルシウムキレート剤が存在するが、研究や実験の目的に応じてどちらも使用されるため、本項では両者ともカルシウムキレート剤として解説する。以下に詳説するEDTA、EGTA、BAPTAの他、N'-(2-ヒドロキシエチル)エチレンジアミン-N,N,N'-三酢酸（HEDTA）やニトリロトリ酢酸（NTA）などもカルシウムキレート剤として用いられることがある。<br /> <br /> ===エチレンジアミン四酢酸（ethylenediaminetetraacetic acid：EDTA）===<br /> アミノポリカルボン酸の一種。1935年オーストリアの化学者[[wikipedia:Ferdinand Münz|Ferdinand Münz]]（1888-1969）によって初めて合成され&lt;ref&gt;'''Matteo Paolieri'''&lt;br&gt;Ferdinand Münz: EDTA and 40 years of inventions.&lt;br&gt;Bull. Hist. Chem. ACS.: 2017, 42(2);133–140&lt;/ref&gt;、ドイツの染料会社イーゲーファルベン（I.G. Farben）よりTrilon Bという商品名で硬水軟化剤として発売された&lt;ref&gt;'''柴田村治, 永田恭一&lt;br&gt;'''対話でつづる錯塩化学 : その4 錯体化学の周辺&lt;br&gt; [https://doi.org/10.20665/kagakukyouiku.21.6_446 化学教育: 1973, 21(6);446-450]&lt;/ref&gt;。EDTAはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;とMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をはじめとする二価の金属イオンと特によくキレート結合するが、それ以外にAg&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;、Fe&lt;sup&gt;3+&lt;/sup&gt;、Zr&lt;sup&gt;4+&lt;/sup&gt;などの1～4価の金属イオンとも結合する広範なキレート剤である&lt;ref name = dojin&gt;'''同仁化学研究所&lt;br&gt;'''Dojindo技術情報 &gt;プロトコル集 &gt;[http://www.dojindo.co.jp/technical/protocol/log.pdf カタログ付録Iキレート安定度定数一覧表]&lt;/ref&gt;。その強力なキレート能と安定性のため、現在では工業目的から食品添加物まで日常生活の多岐にわたって使用されている。&lt;br&gt;<br /> 生物学実験では、しばしば酵素の不活性化剤として用いられる。例えば、[[DNA]]を溶解・保存するTE（Tris－EDTA）溶液中のEDTAは、DNA分解酵素DNAaseの補因子であるMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートしてDNAaseの活性を抑制する。また、タンパク質分解酵素の一種金属プロテアーゼの多くはZn&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的であり、タンパク質精製に際してはプロテアーゼ活性抑制のためにEDTAが添加される。さらに、接着性細胞の接着はMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的な[[細胞接着因子]]のはたらきによるため、細胞を単離したり培養ディッシュから剥がしたりする際にもEDTAがキレート剤として使用される。<br /> <br /> ===グリコールエーテルジアミン四酢酸（ethylene glycol tetraacetic acid：EGTA）===<br /> [[Image:CaChelator figure1.png|thumb|350px|'''図1．EGTAの結合速度定数のpH依存性（左）と温度依存性（右）'''&lt;br&gt;測定条件の異なる複数の文献の測定値を便宜的に同一のグラフ上にプロットした。]]<br /> GEDTAともいう。二価および三価の金属イオンと反応し錯体を形成する。EGTAはEDTAとキレート生成定数はあまり変わらないが、金属イオンに対する特異性が異なり、二価の金属イオンではMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に比べ、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;やCd&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に対する選択性が高い&lt;ref name = dojin /&gt;。このため、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;，Mg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;共存下でCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を選択的にキレートするにはEGTAが適しており&lt;ref&gt;'''R W Schmid, Charles Reilley'''&lt;br&gt;New complexon for titration of calcium in the presence of magnesium.&lt;br&gt;Analyt. Chem.: 1957, 29;264-268&lt;/ref&gt;、細胞内や無細胞系でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;生理機能解析に汎用される。&lt;br&gt;<br /> EGTAと（EDTAも）Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の結合は水溶液のpHに依存する。EGTA1分子には最大4つのH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合できるが、生理学的pH（=7）付近では通常2つのH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合している。この状態でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;との結合速度は、H&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合していない状態のEGTAより100～1000倍遅い&lt;ref&gt;'''Pietro Mirti'''&lt;br&gt;Kinetics of ligand exchange and dissociation reactions of the calcium(II)-EGTA complex investigated by the NMR technique.&lt;br&gt;J. inorg. nucl. Chem.: 1978, 41;323-330&lt;/ref&gt;。EGTAにCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が結合するとH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;は解離する。pH依存性はpH7付近で顕著に変化し、さらにEGTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の結合は溶液の温度とイオン強度にも影響される&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 6771253 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 6442108 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図1）。EGTAの特性はこれら複数の要素に依存するため、測定法による誤差を大きくしている。例えばpH7.2における室温下でのEGTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の解離定数は70～543 nM、結合速度定数は1.05×10&lt;sup&gt;7&lt;/sup&gt;～ 4.38×10&lt;sup&gt;6&lt;/sup&gt; M&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;s&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;と報告されている&lt;ref name=Naraghi&gt;&lt;pubmed&gt; 9481476 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 11106608 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 27957749 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。&lt;br&gt;<br /> <br /> EGTAを用いてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;緩衝液を作製する場合、上述の種々の依存性を考慮して適切なEGTA濃度を設定しなければならない。溶液中のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度、Mg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度、EGTA濃度の総量とpH、温度、イオン強度から遊離Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を計算で求める方法が開発され&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 15003852 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、プ[[ラット]]フォームが公開されている（[http://maxchelator.stanford.edu/ maxchelator]）。細胞外から投与して細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートできるよう、エステル基をつけて[[細胞膜]]の透過性を高めたEGTA-AMも利用される。<br /> <br /> <br /> <br /> ===1,2-ビス（o-アミノフェノキシド）エタン-N,N,N',N'-テトラ酢酸（1,2-bis-(o-Aminophenoxy)-ethane-N,N,N',N'-tetraacetic acid：BAPTA）===<br /> [[Image:CaChelator figure2.png|thumb|200px|'''図2．各種Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;錯体の条件定数のpH依存性'''&lt;br&gt;（株）同仁化学研究所の[http://dominoweb.dojindo.co.jp/goodsr7.nsf/View_Display/B019?OpenDocument 製品情報]より許可を得て転載]]<br /> EGTAの誘導体として1980年に[[wikipedia:ja:ロジャー・Y・チエン|Roger Tsien]]（1952-2016）によって開発された。細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;測定に用いる低分子カルシウム指示薬はカルシウムキレート剤がその母核化合物となっているが、EGTA（およびその誘導体のカルシウム指示薬Quin2）はそのpH依存性が問題であった。また高いpKa（&gt;8）値に起因するCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;との遅い結合速度も時間分解能を高める上で不都合であった。よりすぐれたカルシウム指示薬の開発にあたって彼は、EGTAで窒素原子と酸素原子をつないでいるメチレン基をベンゼン環へ置換することですべての配位子の[[PKA|pKa]]を6.5以下にし、pH7付近での性質を安定させることに成功した&lt;ref name=Tsien&gt;&lt;pubmed&gt; 6770893 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図2）。こうしてできたキレート剤がBAPTAであり、Fura2に続く多くの低分子カルシウム指示薬の母核化合物となった。細胞内の生理的Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度（0.1 nM～1 mM）では、BAPTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;は1:1で結合する&lt;ref name=Tsien /&gt;。解離定数は220 nMでEGTAと同等であるが、結合速度定数は4.0 × 10&lt;sup&gt;8&lt;/sup&gt; M&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;sec&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;とEGTAに比べて50～100倍速い&lt;ref name=Naraghi /&gt;。たとえばイカの巨大[[シナプス前]]末端からの神経伝達物質放出はEGTAでは抑制されないがBAPTAで抑制されることからシナプス前末端内におけるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の源（[[カルシウムチャネル]]）とCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の受容器（[[シナプス小胞]]のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサー）の距離が近いことを反映していると考えられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 1675264 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このように、結合速度定数の異なるEGTAとBAPTAによる生理現象の抑制率を比較定量することによって、生理現象に関わる[[カルシウムドメイン]]のサイズを推定することができる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9539117 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;'''Yukihiro Nakamura, Maria Reva, David A DiGregorio'''&lt;br&gt;Variations in Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; influx can alter Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;-chelator-based estimates of Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; channel-synaptic vesicle coupling distance.&lt;br&gt;J. Neurosci.: 2018 [http://DOI:%20https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2061-17.2018]&lt;/ref&gt;。&lt;br&gt;<br /> 細胞外から投与して細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートするときには、エステル基をつけて細胞膜の透過性を高めたBAPTA-AMが利用される。<br /> <br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> *[[カルシウム]]<br /> *[[カルシウム指示薬]]<br /> *[[カルシウムドメイン]]<br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> &lt;references/&gt;</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0%E3%82%AD%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%83%88%E5%89%A4&diff=38526 2018-03-20T03:40:28Z

<p>Yukihironakamura: </p> <hr /> <div>&lt;div align=&quot;right&quot;&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/yn1144 中村 行宏]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東京慈恵会医科大学薬理学講座''&lt;br&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/ttakahas 高橋 智幸]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''沖縄科学技術大学院大学細胞分子[[シナプス]]機能ユニット''&lt;br&gt;<br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> 英：[[calcium]] chelator　独：Calciumchelator　仏：chélateur du calcium<br /> <br /> {{box|text=カルシウムキレート剤は、水溶液中でカルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）へ選択的に結合して、その活性を消失させる非金属リガンド分子である。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;は細胞内シグナル伝達を担う代表的なセカンドメッセンジャーであり、神経細胞の分化、突起の伸展、[[神経伝達物質]]放出、[[シナプス可塑性]]、神経[[細胞死]]などさまざまな細胞機能に関与している。細胞の[[カルシウム]]依存性機能の研究において、カルシウムキレート剤は必須のツールである。また低分子[[カルシウム指示薬]]は、カルシウムキレート剤をもとに化学合成されたものである。代表的なカルシウムキレート剤としてEGTAとBAPTAがあげられる。}}<br /> <br /> ==キレート剤とは==<br /> キレート剤とは、溶液中で金属[[イオン]]と結合する非金属のリガンドで、リガンド分子内の複数の配位原子で1つの金属イオンと結合し、その金属イオンの活性を低下させる。金属イオンとキレート剤が反応してできた化合物をキレート錯体、またその反応をキレート化という。キレート錯体はリガンドが金属イオンと複数の配位座で結合しているため、個々の配位結合の親和性が弱くても全体としては安定し、金属イオンが分離しにくい。キレート化した金属イオンは沈殿を生成せず溶液中に存在し続けるものの、その活性は無効化または低減される。生物学実験においては、金属イオンが不可欠な酵素反応の停止や、遊離金属イオンの濃度調節、キレート滴定法による遊離金属イオンの定量に用いられる。<br /> <br /> ==カルシウムキレート剤の例==<br /> カルシウムキレート剤は、キレート剤の中でもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレート化するものである。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;と同時に他の金属イオンもキレートする非選択的なカルシウムキレート剤と、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に特異性の高い選択的なカルシウムキレート剤が存在するが、研究や実験の目的に応じてどちらも使用されるため、本項では両者ともカルシウムキレート剤として解説する。以下に詳説するEDTA、EGTA、BAPTAの他、N'-(2-ヒドロキシエチル)エチレンジアミン-N,N,N'-三酢酸（HEDTA）やニトリロトリ酢酸（NTA）などもカルシウムキレート剤として用いられることがある。<br /> <br /> ===エチレンジアミン四酢酸（ethylenediaminetetraacetic acid：EDTA）===<br /> アミノポリカルボン酸の一種。1935年オーストリアの化学者[[wikipedia:Ferdinand Münz|Ferdinand Münz]]（1888-1969）によって初めて合成され&lt;ref&gt;'''Matteo Paolieri'''&lt;br&gt;Ferdinand Münz: EDTA and 40 years of inventions.&lt;br&gt;Bull. Hist. Chem. ACS.: 2017, 42(2);133–140&lt;/ref&gt;、ドイツの染料会社イーゲーファルベン（I.G. Farben）よりTrilon Bという商品名で硬水軟化剤として発売された&lt;ref&gt;'''柴田村治, 永田恭一&lt;br&gt;'''対話でつづる錯塩化学 : その4 錯体化学の周辺&lt;br&gt; [https://doi.org/10.20665/kagakukyouiku.21.6_446 化学教育: 1973, 21(6);446-450]&lt;/ref&gt;。EDTAはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;とMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をはじめとする二価の金属イオンと特によくキレート結合するが、それ以外にAg&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;、Fe&lt;sup&gt;3+&lt;/sup&gt;、Zr&lt;sup&gt;4+&lt;/sup&gt;などの1～4価の金属イオンとも結合する広範なキレート剤である&lt;ref name = dojin&gt;'''同仁化学研究所&lt;br&gt;'''Dojindo技術情報 &gt;プロトコル集 &gt;[http://www.dojindo.co.jp/technical/protocol/log.pdf カタログ付録Iキレート安定度定数一覧表]&lt;/ref&gt;。その強力なキレート能と安定性のため、現在では工業目的から食品添加物まで日常生活の多岐にわたって使用されている。&lt;br&gt;<br /> 生物学実験では、しばしば酵素の不活性化剤として用いられる。例えば、[[DNA]]を溶解・保存するTE（Tris－EDTA）溶液中のEDTAは、DNA分解酵素DNAaseの補因子であるMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートしてDNAaseの活性を抑制する。また、タンパク質分解酵素の一種金属プロテアーゼの多くはZn&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的であり、タンパク質精製に際してはプロテアーゼ活性抑制のためにEDTAが添加される。さらに、接着性細胞の接着はMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的な[[細胞接着因子]]のはたらきによるため、細胞を単離したり培養ディッシュから剥がしたりする際にもEDTAがキレート剤として使用される。<br /> <br /> ===グリコールエーテルジアミン四酢酸（ethylene glycol tetraacetic acid：EGTA）===<br /> [[Image:CaChelator figure1.png|thumb|350px|'''図1．EGTAの結合速度定数のpH依存性（左）と温度依存性（右）'''&lt;br&gt;測定条件の異なる複数の文献の測定値を便宜的に同一のグラフ上にプロットした。]]<br /> GEDTAともいう。二価および三価の金属イオンと反応し錯体を形成する。EGTAはEDTAとキレート生成定数はあまり変わらないが、金属イオンに対する特異性が異なり、二価の金属イオンではMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に比べ、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;やCd&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に対する選択性が高い&lt;ref name = dojin /&gt;。このため、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;，Mg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;共存下でCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を選択的にキレートするにはEGTAが適しており&lt;ref&gt;'''R W Schmid, Charles Reilley'''&lt;br&gt;New complexon for titration of calcium in the presence of magnesium.&lt;br&gt;Analyt. Chem.: 1957, 29;264-268&lt;/ref&gt;、細胞内や無細胞系でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;生理機能解析に汎用される。&lt;br&gt;<br /> EGTAと（EDTAも）Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の結合は水溶液のpHに依存する。EGTA1分子には最大4つのH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合できるが、生理学的pH（=7）付近では通常2つのH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合している。この状態でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;との結合速度は、H&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合していない状態のEGTAより100～1000倍遅い&lt;ref&gt;'''Pietro Mirti'''&lt;br&gt;Kinetics of ligand exchange and dissociation reactions of the calcium(II)-EGTA complex investigated by the NMR technique.&lt;br&gt;J. inorg. nucl. Chem.: 1978, 41;323-330&lt;/ref&gt;。EGTAにCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が結合するとH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;は解離する。pH依存性はpH7付近で顕著に変化し、さらにEGTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の結合は溶液の温度とイオン強度にも影響される&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 6771253 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 6442108 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図1）。EGTAの特性はこれら複数の要素に依存するため、測定法による誤差を大きくしている。例えばpH7.2における室温下でのEGTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の解離定数は70～543 nM、結合速度定数は1.05×10&lt;sup&gt;7&lt;/sup&gt;～ 4.38×10&lt;sup&gt;6&lt;/sup&gt; M&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;s&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;と報告されている&lt;ref name=Naraghi&gt;&lt;pubmed&gt; 9481476 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 11106608 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 27957749 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。&lt;br&gt;<br /> <br /> EGTAを用いてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;緩衝液を作製する場合、上述の種々の依存性を考慮して適切なEGTA濃度を設定しなければならない。溶液中のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度、Mg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度、EGTA濃度の総量とpH、温度、イオン強度から遊離Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を計算で求める方法が開発され&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 15003852 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、プ[[ラット]]フォームが公開されている（[http://maxchelator.stanford.edu/ maxchelator]）。細胞外から投与して細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートできるよう、エステル基をつけて[[細胞膜]]の透過性を高めたEGTA-AMも利用される。<br /> <br /> <br /> <br /> ===1,2-ビス（o-アミノフェノキシド）エタン-N,N,N',N'-テトラ酢酸（1,2-bis-(o-Aminophenoxy)-ethane-N,N,N',N'-tetraacetic acid：BAPTA）===<br /> [[Image:CaChelator figure2.png|thumb|200px|'''図2．各種Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;錯体の条件定数のpH依存性'''&lt;br&gt;（株）同仁化学研究所の[http://dominoweb.dojindo.co.jp/goodsr7.nsf/View_Display/B019?OpenDocument 製品情報]より許可を得て転載]]<br /> EGTAの誘導体として1980年に[[wikipedia:ja:ロジャー・Y・チエン|Roger Tsien]]（1952-2016）によって開発された。細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;測定に用いる低分子カルシウム指示薬はカルシウムキレート剤がその母核化合物となっているが、EGTA（およびその誘導体のカルシウム指示薬Quin2）はそのpH依存性が問題であった。また高いpKa（&gt;8）値に起因するCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;との遅い結合速度も時間分解能を高める上で不都合であった。よりすぐれたカルシウム指示薬の開発にあたって彼は、EGTAで窒素原子と酸素原子をつないでいるメチレン基をベンゼン環へ置換することですべての配位子の[[PKA|pKa]]を6.5以下にし、pH7付近での性質を安定させることに成功した&lt;ref name=Tsien&gt;&lt;pubmed&gt; 6770893 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図2）。こうしてできたキレート剤がBAPTAであり、Fura2に続く多くの低分子カルシウム指示薬の母核化合物となった。細胞内の生理的Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度（0.1 nM～1 mM）では、BAPTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;は1:1で結合する&lt;ref name=Tsien /&gt;。解離定数は220 nMでEGTAと同等であるが、結合速度定数は4.0 × 10&lt;sup&gt;8&lt;/sup&gt; M&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;sec&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;とEGTAに比べて50～100倍速い&lt;ref name=Naraghi /&gt;。たとえばイカの巨大[[シナプス前]]末端からの神経伝達物質放出はEGTAでは抑制されないがBAPTAで抑制されることからシナプス前末端内におけるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の源（[[カルシウムチャネル]]）とCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の受容器（[[シナプス小胞]]のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサー）の距離が近いことを反映していると考えられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 1675264 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このように、結合速度定数の異なるEGTAとBAPTAによる生理現象の抑制率を比較定量することによって、生理現象に関わる[[カルシウムドメイン]]のサイズを推定することができる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9539117 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;'''Yukihiro Nakamura, Maria Reva, David A DiGregorio'''&lt;br&gt;Variations in Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; influx can alter Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;-chelator-based estimates of Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; channel-synaptic vesicle coupling distance.&lt;br&gt;J. Neurosci.: in press&lt;/ref&gt;。&lt;br&gt;<br /> 細胞外から投与して細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートするときには、エステル基をつけて細胞膜の透過性を高めたBAPTA-AMが利用される。<br /> <br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> *[[カルシウム]]<br /> *[[カルシウム指示薬]]<br /> *[[カルシウムドメイン]]<br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> &lt;references/&gt;</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:CaChelator_figure2.png&diff=38525 2018-03-20T01:46:43Z

<p>Yukihironakamura: 種々のCa2+錯体の条件定数とpHの関係 株式会社同仁化学研究所以下のサイトより許可（2018年3月19日付）を得て転載 http://dominoweb.dojindo.co.jp/goodsr7.nsf/View_Display/B019?OpenDocument</p> <hr /> <div>種々の[[CA2|Ca2]]+錯体の条件定数とpHの関係<br /> 株式会社同仁化学研究所以下のサイトより許可（2018年3月19日付）を得て転載<br /> http://dominoweb.dojindo.co.jp/goodsr7.nsf/View_Display/B019?OpenDocument</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0%E3%82%AD%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%83%88%E5%89%A4&diff=38265 2018-03-13T08:36:49Z

<p>Yukihironakamura: 図1を添付</p> <hr /> <div>&lt;div align=&quot;right&quot;&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/yn1144 中村 行宏]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東京慈恵会医科大学薬理学講座''&lt;br&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/ttakahas 高橋 智幸]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''沖縄科学技術大学院大学細胞分子[[シナプス]]機能ユニット''&lt;br&gt;<br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> 英：[[calcium]] chelator　独：Calciumchelator　仏：chélateur du calcium<br /> <br /> {{box|text=カルシウムキレート剤は、水溶液中でカルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）へ選択的に結合して、その活性を消失させる非金属リガンド分子である。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;は細胞内シグナル伝達を担う代表的なセカンドメッセンジャーであり、神経細胞の分化、突起の伸展、[[神経伝達物質]]放出、[[シナプス可塑性]]、神経[[細胞死]]などさまざまな細胞機能に関与している。細胞の[[カルシウム]]依存性機能の研究において、カルシウムキレート剤は必須のツールである。また低分子[[カルシウム指示薬]]は、カルシウムキレート剤をもとに化学合成されたものである。代表的なカルシウムキレート剤としてEGTAとBAPTAがあげられる。}}<br /> <br /> ==キレート剤とは==<br /> キレート剤とは、溶液中で金属[[イオン]]と結合する非金属のリガンドで、リガンド分子内の複数の配位原子で1つの金属イオンと結合し、その金属イオンの活性を低下させる。金属イオンとキレート剤が反応してできた化合物をキレート錯体、またその反応をキレート化という。キレート錯体はリガンドが金属イオンと複数の配位座で結合しているため、個々の配位結合の親和性が弱くても全体としては安定し、金属イオンが分離しにくい。キレート化した金属イオンは沈殿を生成せず溶液中に存在し続けるものの、その活性は無効化または低減される。生物学実験においては、金属イオンが不可欠な酵素反応の停止や、遊離金属イオンの濃度調節、キレート滴定法による遊離金属イオンの定量に用いられる。<br /> <br /> ==カルシウムキレート剤の例==<br /> カルシウムキレート剤は、キレート剤の中でもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレート化するものである。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;と同時に他の金属イオンもキレートする非選択的なカルシウムキレート剤と、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に特異性の高い選択的なカルシウムキレート剤が存在するが、研究や実験の目的に応じてどちらも使用されるため、本項では両者ともカルシウムキレート剤として解説する。以下に詳説するEDTA、EGTA、BAPTAの他、N'-(2-ヒドロキシエチル)エチレンジアミン-N,N,N'-三酢酸（HEDTA）やニトリロトリ酢酸（NTA）などもカルシウムキレート剤として用いられることがある。<br /> <br /> ===エチレンジアミン四酢酸（ethylenediaminetetraacetic acid：EDTA）===<br /> アミノポリカルボン酸の一種。1935年オーストリアの化学者[[wikipedia:Ferdinand Münz|Ferdinand Münz]]（1888-1969）によって初めて合成され&lt;ref&gt;'''Matteo Paolieri'''&lt;br&gt;Ferdinand Münz: EDTA and 40 years of inventions.&lt;br&gt;Bull. Hist. Chem. ACS.: 2017, 42(2);133–140&lt;/ref&gt;、ドイツの染料会社イーゲーファルベン（I.G. Farben）よりTrilon Bという商品名で硬水軟化剤として発売された&lt;ref&gt;'''柴田村治, 永田恭一&lt;br&gt;'''対話でつづる錯塩化学 : その4 錯体化学の周辺&lt;br&gt; [https://doi.org/10.20665/kagakukyouiku.21.6_446 化学教育: 1973, 21(6);446-450]&lt;/ref&gt;。EDTAはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;とMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をはじめとする二価の金属イオンと特によくキレート結合するが、それ以外にAg&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;、Fe&lt;sup&gt;3+&lt;/sup&gt;、Zn&lt;sup&gt;4+&lt;/sup&gt;などの1～4価の金属イオンとも結合する広範なキレート剤である&lt;ref name = dojin&gt;'''同仁化学研究所&lt;br&gt;'''Dojindo技術情報 &gt;プロトコル集 &gt;[http://www.dojindo.co.jp/technical/protocol/log.pdf カタログ付録Iキレート安定度定数一覧表]&lt;/ref&gt;。その強力なキレート能と安定性のため、現在では工業目的から食品添加物まで日常生活の多岐にわたって使用されている。&lt;br&gt;<br /> 生物学実験では、しばしば酵素の不活性化剤として用いられる。例えば、[[DNA]]を溶解・保存するTE（Tris－EDTA）溶液中のEDTAは、DNA分解酵素DNAaseの補因子であるMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートしてDNAaseの活性を抑制する。また、タンパク質分解酵素の一種金属プロテアーゼの多くはZn&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的であり、タンパク質精製に際してはプロテアーゼ活性抑制のためにEDTAが添加される。さらに、接着性細胞の接着はMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的な[[細胞接着因子]]のはたらきによるため、細胞を単離したり培養ディッシュから剥がしたりする際にもEDTAがキレート剤として使用される。<br /> <br /> ===グリコールエーテルジアミン四酢酸（ethylene glycol tetraacetic acid：EGTA）===<br /> [[Image:CaChelator figure1.png|thumb|300px|'''図1．EGTAの結合速度定数のpH依存性（左）と温度依存性（右）'''&lt;br&gt;測定条件の異なる複数の文献の測定値を便宜的に同一のグラフ上にプロットした。]]<br /> GEDTAともいう。二価および三価の金属イオンと反応し錯体を形成する。EGTAはEDTAとキレート生成定数はあまり変わらないが、金属イオンに対する特異性が異なり、二価の金属イオンではMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に比べ、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;やCd&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に対する選択性が高い&lt;ref name = dojin /&gt;。このため、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;，Mg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;共存下でCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を選択的にキレートするにはEGTAが適しており&lt;ref&gt;'''R W Schmid, Charles Reilley'''&lt;br&gt;New complexon for titration of calcium in the presence of magnesium.&lt;br&gt;Analyt. Chem.: 1957, 29;264-268&lt;/ref&gt;、細胞内や無細胞系でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;生理機能解析に汎用される。&lt;br&gt;<br /> EGTAと（EDTAも）Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の結合は水溶液のpHに依存する。EGTA1分子には最大4つのH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合できるが、生理学的pH（=7）付近では通常2つのH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合している。この状態でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;との結合速度は、H&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合していない状態のEGTAより100～1000倍遅い&lt;ref&gt;'''Pietro Mirti'''&lt;br&gt;Kinetics of ligand exchange and dissociation reactions of the calcium(II)-EGTA complex investigated by the NMR technique.&lt;br&gt;J. inorg. nucl. Chem.: 1978, 41;323-330&lt;/ref&gt;。EGTAにCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が結合するとH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;は解離する。pH依存性はpH7付近で顕著に変化し、さらにEGTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の結合は溶液の温度とイオン強度にも影響される&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 6771253 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 6442108 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図1）。EGTAの特性はこれら複数の要素に依存するため、測定法による誤差を大きくしている。例えばpH7.2における室温下でのEGTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の解離定数は70～543 nM、結合速度定数は1.05×10&lt;sup&gt;7&lt;/sup&gt;～ 4.38×10&lt;sup&gt;6&lt;/sup&gt; M&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;s&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;と報告されている&lt;ref name=Naraghi&gt;&lt;pubmed&gt; 9481476 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 11106608 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 27957749 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。&lt;br&gt;<br /> <br /> EGTAを用いてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;緩衝液を作製する場合、上述の種々の依存性を考慮して適切なEGTA濃度を設定しなければならない。溶液中のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度、Mg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度、EGTA濃度の総量とpH、温度、イオン強度から遊離Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を計算で求める方法が開発され&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 15003852 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、プ[[ラット]]フォームが公開されている（[http://maxchelator.stanford.edu/ maxchelator]）。細胞外から投与して細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートできるよう、エステル基をつけて[[細胞膜]]の透過性を高めたEGTA-AMも利用される。<br /> <br /> <br /> <br /> ===1,2-ビス（o-アミノフェノキシド）エタン-N,N,N',N'-テトラ酢酸（1,2-bis-(o-Aminophenoxy)-ethane-N,N,N',N'-tetraacetic acid：BAPTA）===<br /> EGTAの誘導体として1980年に[[wikipedia:ja:ロジャー・Y・チエン|Roger Tsien]]（1952-2016）によって開発された。細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;測定に用いる低分子カルシウム指示薬はEGTAのようなカルシウムキレート剤がその母核化合物となっているが、EGTA（およびその誘導体のカルシウム指示薬Quin2）はそのpH依存性が問題であった。また高いpKa（&gt;8）値に起因するCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;との遅い結合速度も時間分解能を高める上で不都合であった。よりすぐれたカルシウム指示薬の開発にあたって彼は、EGTAで窒素原子と酸素原子をつないでいるメチレン基をベンゼン環へ置換することですべての配位子の[[PKA|pKa]]を6.5以下にし、pH7付近での性質を安定させることに成功した&lt;ref name=Tsien&gt;&lt;pubmed&gt; 6770893 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図2）。こうしてできたキレート剤がBAPTAであり、Fura2に続く多くの低分子カルシウム指示薬の母核化合物となった。細胞内の生理的Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度（0.1 nM～1 mM）では、BAPTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;は1:1で結合する&lt;ref name=Tsien /&gt;。解離定数は220 nMでEGTAと同等であるが、結合速度定数は4.0 × 10&lt;sup&gt;8&lt;/sup&gt; M&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;sec&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;とEGTAに比べて50～100倍速い&lt;ref name=Naraghi /&gt;。たとえばイカの巨大[[シナプス前]]末端からの神経伝達物質放出はEGTAでは抑制されないがBAPTAで抑制されることからシナプス前末端内におけるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の源（[[カルシウムチャネル]]）とCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の受容器（[[シナプス小胞]]のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサー）の距離が近いことを反映していると考えられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 1675264 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このように、結合速度定数の異なるEGTAとBAPTAによる生理現象の抑制率を比較定量することによって、生理現象に関わる[[カルシウムドメイン]]のサイズを推定することができる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9539117 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;'''Yukihiro Nakamura, Maria Reva, David A DiGregorio'''&lt;br&gt;Variations in Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; influx can alter Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;-chelator-based estimates of Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; channel-synaptic vesicle coupling distance.&lt;br&gt;J. Neurosci.: in press&lt;/ref&gt;。&lt;br&gt;<br /> 細胞外から投与して細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートするときには、エステル基をつけて細胞膜の透過性を高めたBAPTA-AMが利用される。<br /> <br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> *[[カルシウム]]<br /> *[[カルシウム指示薬]]<br /> *[[カルシウムドメイン]]<br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> &lt;references/&gt;</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:CaChelator_figure1.png&diff=38264 2018-03-13T08:34:15Z

<p>Yukihironakamura: Yukihironakamura 「ファイル:CaChelator figure1.png」の新しい版をアップロードしました</p> <hr /> <div>EGTA結合速度定数のpH依存性（左）と温度依存性（右）</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:CaChelator_figure1.png&diff=38263 2018-03-13T08:26:22Z

<p>Yukihironakamura: EGTA結合速度定数のpH依存性（左）と温度依存性（右）</p> <hr /> <div>EGTA結合速度定数のpH依存性（左）と温度依存性（右）</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0%E3%82%AD%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%83%88%E5%89%A4&diff=38262 2018-03-13T07:48:04Z

<p>Yukihironakamura: 本文下書き</p> <hr /> <div>&lt;div align=&quot;right&quot;&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/yn1144 中村 行宏]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東京慈恵会医科大学薬理学講座''&lt;br&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/ttakahas 高橋 智幸]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''沖縄科学技術大学院大学細胞分子[[シナプス]]機能ユニット''&lt;br&gt;<br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> 英：[[calcium]] chelator　独：Calciumchelator　仏：chélateur du calcium<br /> <br /> {{box|text=カルシウムキレート剤は、水溶液中でカルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）へ選択的に結合して、その活性を消失させる非金属リガンド分子である。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;は細胞内シグナル伝達を担う代表的なセカンドメッセンジャーであり、神経細胞の分化、突起の伸展、[[神経伝達物質]]放出、[[シナプス可塑性]]、神経[[細胞死]]などさまざまな細胞機能に関与している。細胞の[[カルシウム]]依存性機能の研究において、カルシウムキレート剤は必須のツールである。また低分子[[カルシウム指示薬]]は、カルシウムキレート剤をもとに化学合成されたものである。代表的なカルシウムキレート剤としてEGTAとBAPTAがあげられる。}}<br /> <br /> ==キレート剤とは==<br /> キレート剤とは、溶液中で金属[[イオン]]と結合する非金属のリガンドで、リガンド分子内の複数の配位原子で1つの金属イオンと結合し、その金属イオンの活性を低下させる。金属イオンとキレート剤が反応してできた化合物をキレート錯体、またその反応をキレート化という。キレート錯体はリガンドが金属イオンと複数の配位座で結合しているため、個々の配位結合の親和性が弱くても全体としては安定し、金属イオンが分離しにくい。キレート化した金属イオンは沈殿を生成せず溶液中に存在し続けるものの、その活性は無効化または低減される。生物学実験においては、金属イオンが不可欠な酵素反応の停止や、遊離金属イオンの濃度調節、キレート滴定法による遊離金属イオンの定量に用いられる。<br /> <br /> ==カルシウムキレート剤の例==<br /> カルシウムキレート剤は、キレート剤の中でもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレート化するものである。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;と同時に他の金属イオンもキレートする非選択的なカルシウムキレート剤と、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に特異性の高い選択的なカルシウムキレート剤が存在するが、研究や実験の目的に応じてどちらも使用されるため、本項では両者ともカルシウムキレート剤として解説する。以下に詳説するEDTA、EGTA、BAPTAの他、N'-(2-ヒドロキシエチル)エチレンジアミン-N,N,N'-三酢酸（HEDTA）やニトリロトリ酢酸（NTA）などもカルシウムキレート剤として用いられることがある。<br /> <br /> ===エチレンジアミン四酢酸（ethylenediaminetetraacetic acid：EDTA）===<br /> アミノポリカルボン酸の一種。1935年オーストリアの化学者[[wikipedia:Ferdinand Münz|Ferdinand Münz]]（1888-1969）によって初めて合成され&lt;ref&gt;'''Matteo Paolieri'''&lt;br&gt;Ferdinand Münz: EDTA and 40 years of inventions.&lt;br&gt;Bull. Hist. Chem. ACS.: 2017, 42(2);133–140&lt;/ref&gt;、ドイツの染料会社イーゲーファルベン（I.G. Farben）よりTrilon Bという商品名で硬水軟化剤として発売された&lt;ref&gt;'''柴田村治, 永田恭一&lt;br&gt;'''対話でつづる錯塩化学 : その4 錯体化学の周辺&lt;br&gt; [https://doi.org/10.20665/kagakukyouiku.21.6_446 化学教育: 1973, 21(6);446-450]&lt;/ref&gt;。EDTAはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;とMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をはじめとする二価の金属イオンと特によくキレート結合するが、それ以外にAg&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;、Fe&lt;sup&gt;3+&lt;/sup&gt;、Zn&lt;sup&gt;4+&lt;/sup&gt;などの1～4価の金属イオンとも結合する広範なキレート剤である&lt;ref name = dojin&gt;'''同仁化学研究所&lt;br&gt;'''Dojindo技術情報 &gt;プロトコル集 &gt;[http://www.dojindo.co.jp/technical/protocol/log.pdf カタログ付録Iキレート安定度定数一覧表]&lt;/ref&gt;。その強力なキレート能と安定性のため、現在では工業目的から食品添加物まで日常生活の多岐にわたって使用されている。&lt;br&gt;<br /> 生物学実験では、しばしば酵素の不活性化剤として用いられる。例えば、[[DNA]]を溶解・保存するTE（Tris－EDTA）溶液中のEDTAは、DNA分解酵素DNAaseの補因子であるMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートしてDNAaseの活性を抑制する。また、タンパク質分解酵素の一種金属プロテアーゼの多くはZn&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的であり、タンパク質精製に際してはプロテアーゼ活性抑制のためにEDTAが添加される。さらに、接着性細胞の接着はMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的な[[細胞接着因子]]のはたらきによるため、細胞を単離したり培養ディッシュから剥がしたりする際にもEDTAがキレート剤として使用される。<br /> <br /> ===グリコールエーテルジアミン四酢酸（ethylene glycol tetraacetic acid：EGTA）===<br /> GEDTAともいう。二価および三価の金属イオンと反応し錯体を形成する。EGTAはEDTAとキレート生成定数はあまり変わらないが、金属イオンに対する特異性が異なり、二価の金属イオンではMg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に比べ、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;やCd&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に対する選択性が高い&lt;ref name = dojin /&gt;。このため、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;，Mg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;共存下でCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を選択的にキレートするにはEGTAが適しており&lt;ref&gt;'''R W Schmid, Charles Reilley'''&lt;br&gt;New complexon for titration of calcium in the presence of magnesium.&lt;br&gt;Analyt. Chem.: 1957, 29;264-268&lt;/ref&gt;、細胞内や無細胞系でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;生理機能解析に汎用される。&lt;br&gt;<br /> EGTAと（EDTAも）Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の結合は水溶液のpHに依存する。EGTA1分子には最大4つのH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合できるが、生理学的pH（=7）付近では通常2つのH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合している。この状態でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;との結合速度は、H&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;が結合していない状態のEGTAより100～1000倍遅い&lt;ref&gt;'''Pietro Mirti'''&lt;br&gt;Kinetics of ligand exchange and dissociation reactions of the calcium(II)-EGTA complex investigated by the NMR technique.&lt;br&gt;J. inorg. nucl. Chem.: 1978, 41;323-330&lt;/ref&gt;。EGTAにCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が結合するとH&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;は解離する。pH依存性はpH7付近で顕著に変化し、さらにEGTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の結合は溶液の温度とイオン強度にも影響される&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 6771253 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 6442108 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図1）。EGTAの特性はこれら複数の要素に依存するため、測定法による誤差を大きくしている。例えばpH7.2における室温下でのEGTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の解離定数は70～543 nM、結合速度定数は1.05×10&lt;sup&gt;7&lt;/sup&gt;～ 4.38×10&lt;sup&gt;6&lt;/sup&gt; M&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;s&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;と報告されている&lt;ref name=Naraghi&gt;&lt;pubmed&gt; 9481476 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 11106608 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 27957749 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。&lt;br&gt;<br /> EGTAを用いてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;緩衝液を作製する場合、上述の種々の依存性を考慮して適切なEGTA濃度を設定しなければならない。溶液中のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度、Mg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度、EGTA濃度の総量とpH、温度、イオン強度から遊離Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を計算で求める方法が開発され&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 15003852 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、プ[[ラット]]フォームが公開されている（[http://maxchelator.stanford.edu/ maxchelator]）。細胞外から投与して細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートできるよう、エステル基をつけて[[細胞膜]]の透過性を高めたEGTA-AMも利用される。<br /> <br /> ===1,2-ビス（o-アミノフェノキシド）エタン-N,N,N',N'-テトラ酢酸（1,2-bis-(o-Aminophenoxy)-ethane-N,N,N',N'-tetraacetic acid：BAPTA）===<br /> EGTAの誘導体として1980年に[[wikipedia:ja:ロジャー・Y・チエン|Roger Tsien]]（1952-2016）によって開発された。細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;測定に用いる低分子カルシウム指示薬はEGTAのようなカルシウムキレート剤がその母核化合物となっているが、EGTA（およびその誘導体のカルシウム指示薬Quin2）はそのpH依存性が問題であった。また高いpKa（&gt;8）値に起因するCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;との遅い結合速度も時間分解能を高める上で不都合であった。よりすぐれたカルシウム指示薬の開発にあたって彼は、EGTAで窒素原子と酸素原子をつないでいるメチレン基をベンゼン環へ置換することですべての配位子の[[PKA|pKa]]を6.5以下にし、pH7付近での性質を安定させることに成功した&lt;ref name=Tsien&gt;&lt;pubmed&gt; 6770893 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図2）。こうしてできたキレート剤がBAPTAであり、Fura2に続く多くの低分子カルシウム指示薬の母核化合物となった。細胞内の生理的Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度（0.1 nM～1 mM）では、BAPTAとCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;は1:1で結合する&lt;ref name=Tsien /&gt;。解離定数は220 nMでEGTAと同等であるが、結合速度定数は4.0 × 10&lt;sup&gt;8&lt;/sup&gt; M&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;sec&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;とEGTAに比べて50～100倍速い&lt;ref name=Naraghi /&gt;。たとえばイカの巨大[[シナプス前]]末端からの神経伝達物質放出はEGTAでは抑制されないがBAPTAで抑制されることからシナプス前末端内におけるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の源（[[カルシウムチャネル]]）とCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の受容器（[[シナプス小胞]]のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサー）の距離が近いことを反映していると考えられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 1675264 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このように、結合速度定数の異なるEGTAとBAPTAによる生理現象の抑制率を比較定量することによって、生理現象に関わる[[カルシウムドメイン]]のサイズを推定することができる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9539117 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;'''Yukihiro Nakamura, Maria Reva, David A DiGregorio'''&lt;br&gt;Variations in Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; influx can alter Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;-chelator-based estimates of Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; channel-synaptic vesicle coupling distance.&lt;br&gt;J. Neurosci.: in press&lt;/ref&gt;。&lt;br&gt;<br /> 細胞外から投与して細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をキレートするときには、エステル基をつけて細胞膜の透過性を高めたBAPTA-AMが利用される。<br /> <br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> *[[カルシウム]]<br /> *[[カルシウム指示薬]]<br /> *[[カルシウムドメイン]]<br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> &lt;references/&gt;</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=Held%E8%90%BC%E7%8A%B6%E3%82%B7%E3%83%8A%E3%83%97%E3%82%B9&diff=36826 2016-10-07T08:22:43Z

<p>Yukihironakamura: 参考文献の訂正</p> <hr /> <div>&lt;div align=&quot;right&quot;&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/yn1144 中村 行宏]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東京慈恵会医科大学薬理学講座''&lt;br&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/ttakahas 高橋 智幸]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''沖縄科学技術大学院大学細胞分子シナプス機能ユニット''&lt;br&gt;<br /> DOI：&lt;selfdoi /&gt;　原稿受付日：2016年3月22日　原稿完成日：2016年10月1日&lt;br&gt;<br /> 担当編集委員：[http://researchmap.jp/michisukeyuzaki 柚崎 通介]（慶應義塾大学 医学部生理学）&lt;br&gt;<br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> 英：calyx of Held　独：Held'schen Calyx　仏：calice de Held<br /> <br /> 同義語：Held杯状シナプス、Heldのカリックスシナプス<br /> <br /> {{box|text=　蝸牛神経核から伸長した軸索終末端が、対側台形体核の主細胞に形成する萼（がく、calyx、カリックス）状のシナプス。音入力を聴覚中枢へ高速かつ正確に伝達するため、前終末端が台形体核主細胞の細胞体を萼状に包み込み、興奮性神経伝達物質グルタミン酸を放出する。巨大なシナプス前終末をもつことから、シナプス前終末とシナプス後細胞からの同時パッチクランプ記録が可能であり、温血動物中枢シナプス伝達機構の研究上、格好のモデルとなっている。}}<br /> <br /> ==Held萼状シナプスとは==<br /> [[Image:CalyxFig1.png|thumb|350px|'''図1．Held萼状シナプス前終末からのパッチクランプ記録'''&lt;br&gt;（左）ラット脳幹スライス標本におけるシナプス前終末とシナプス後細胞(＝台形体核主細胞）からの同時パッチクランプ記録の例。画面中央円形の構造が台形体核主細胞の細胞体、その細胞体上部辺縁に位置する三日月形の構造がHeld萼状シナプスの前終末である。（右）パッチ電極より蛍光色素を注入し、萼状シナプス前終末の形態を可視化した顕微鏡写真。透過光像と重ね合わせてある。]]<br /> <br /> 　[[脳幹]]の[[蝸牛神経核]]から伸長した[[軸索]]終末端が、対側[[台形体核]]の主細胞に形成するカリックス（calyx、萼）状の[[シナプス]]。ドイツの解剖学者[[wikipedia:de:Hans Held (Mediziner)|Hans Held]]（1866-1942）が[[ゴルジ染色]]によって同定した&lt;ref name=ref1&gt;'''Hans Held'''&lt;br&gt;Die centrale Gehörleitung.&lt;br&gt;''Arch. Anat. Physiol. Anat. Abt. '' :1893, 17;201-248. [http://bsd.neuroinf.jp/wiki/ファイル:Hans_Held.pdf PDF]&lt;/ref&gt;。[[聴覚]]神経回路を構成し、両耳間強度差による[[音源定位]]に重要な情報処理機能を果たしている。音入力を聴覚中枢へ高速かつ正確に伝達するため、前終末端が台形体核主細胞の細胞体を萼状に包み込み、入力信号に応じて多量の興奮性[[神経伝達物質]][[グルタミン酸]]を放出する。1994年、Forsytheはこの巨大[[シナプス前終末]]から[[パッチクランプ記録]]を行うことに成功した&lt;ref name=ref2&gt;&lt;pubmed&gt; 7837096 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。ついでシナプス前終末と台形体核主細胞からの同時パッチクランプ記録（図1）&lt;ref name=ref3&gt;'''高橋 智幸, 堀 哲也, 中村 行宏, 山下 貴之'''&lt;br&gt;プレシナプス機構のスライスパッチクランプ研究法&lt;br&gt;岡田泰伸編 最新パッチクランプ実験技術法, pp.96-102. ''吉岡書店（東京）'':2011&lt;/ref&gt;が可能になり、温血動物中枢シナプス伝達機構の研究上、格好のモデルとなっている&lt;ref name=ref4&gt;&lt;pubmed&gt; 16896951 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref5&gt;&lt;pubmed&gt; 22035348 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　なお、calyxは「[[wj:萼|萼]]（がく）」と「杯」の両方の和訳が可能であり、[[wj:腎臓|腎臓]]のcalyxのように腎杯と訳されることもある。しかし実際のシナプスの形態、特に成熟後の形態を考慮すると杯よりも花萼がふさわしく、本邦のcalyx of Held研究者間ではこの見解を支持する見方が多かったこともあり、本稿では一貫して「Held萼状シナプス」の和訳を用いた。<br /> <br /> ==構造==<br /> === 聴覚神経回路上での位置づけ===<br /> [[Image:CalyxFig3.png|thumb|350px|'''図2．齧歯類脳幹の聴覚神経回路図'''&lt;br&gt;音の振動は内耳の有毛細胞で電気信号に変換され、蝸牛神経を経て蝸牛神経核の細胞へ入力する。腹側蝸牛神経核の球形房状細胞は脳幹反対側の台形体核へ興奮性の投射を送る。この軸索終末がHeld萼状シナプスである。台形体核主細胞は抑制性の投射を上オリーブ核へ送る。上オリーブ核の細胞は台形体核から抑制性の入力、同側（図右側）の蝸牛神経核から興奮性の入力を受け、左右の耳からの入力が合一する。興奮性投射は赤、抑制性投射は青で示してある。矢印は信号の流れを示す。]]<br /> <br /> 　Held萼状シナプスの高速高信頼性伝達機能は、[[音源定位]]の目的に特化したものと考えられる。<br /> <br /> 　音の振動は内耳の[[有毛細胞]]で電気信号に変換され、蝸牛神経を経て[[蝸牛神経核]]へ入力する。[[腹側蝸牛神経核]]の細胞のうち、[[大型球形房状細胞]]（large spherical bushy cell）は低周波の音を検出し、両側の[[内側上オリーブ核]]に投射し、ここで両耳間時間差を検出する。一方、[[小型球形房状細胞]]（small spherical bushy cell）と[[球形房状細胞]]（globular bushy cell）は高周波の音を検出する。<br /> <br /> 　球形房状細胞（globular bushy cell）は[[脳幹]]反対側の[[台形体核]]へ興奮性の信号を送り、[[カリックスシナプス]]を介して台形体核主細胞に興奮性入力を与える。台形体核主細胞は[[抑制性]]投射を外側上オリーブ核へ送る（図2）。外側上オリーブ核は、同側（図2右側）の小型球形房状細胞から興奮性の入力を同時に受けることによって、両耳間の[[音圧]]差を検出し、高周波の[[音源定位]]に貢献する。同一の音源に由来する興奮性入力と抑制性入力を同時に感知するためには、同側の蝸牛神経核小型球形房状細胞からの興奮性入力と反対側の球形房状細胞－台形体核主細胞からの抑制性入力が時間差なしで[[外側上オリーブ核]]に到達する必要がある。実際、ネコやコウモリを用いた実験では同側興奮性入力と抑制性入力が数百マイクロ秒以下という極めて短い時間差で外側上オリーブ核へ到達することが示されているが&lt;ref name=ref53&gt;&lt;pubmed&gt; 9425196 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref54&gt;&lt;pubmed&gt; 9212244 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、その神経学的機構の詳細は明らかでない。<br /> <br /> === 発生 ===<br /> 　内側蝸牛神経核球形房状細胞の軸索は、[[Robo3]]によって[[脳幹]]対側への伸長が誘導され、[[EphB]]によって台形体核主細胞にターゲッティングされる&lt;ref name=ref6&gt;&lt;pubmed&gt; 21093567 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　齧歯類では、軸索末端が台形体核に到達してコンタクトを形成するのは胎生17日齢頃であり、この時点ですでにシナプスは台形体核神経細胞に[[活動電位]]を誘発する強度を有している&lt;ref name=ref7&gt;&lt;pubmed&gt; 20855433 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。生後1日齢までは樹状に分岐したシナプス前終末が台形体核主細胞の細胞体や[[樹状突起]]に接触しており、1つの台形体核主細胞には複数の軸索が投射している。特徴的な萼状シナプス前終末は、生後2～4日齢にかけて形成される。この期間に1つの主要な投射入力を残して他の入力線維は排除され、生後5日齢までにはシナプス前終末と台形体核主細胞の間に1:1対応が確立する&lt;ref name=ref8&gt;&lt;pubmed&gt; 16707803 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。しかし、一部の蝸牛神経細胞の軸索は分岐して複数の台形体核主細胞へ投射・支配することがあるため、蝸牛神経細胞と台形体核主細胞の関係は必ずしも1対1ではない。<br /> <br /> === 形態学的特徴 ===<br /> 　Held萼状シナプス前終末は、台形体核主細胞の[[細胞体]]に直接、シナプスを形成している。[[樹状突起]]を介さないこの軸索細胞体間結合は、樹状突起フィルタリングによる電気信号の減衰や遅延を排除することによって、高速高信頼性のシナプス伝達に寄与している。前終末は生後1週齢では匙状に広がりシナプス後細胞表面の約60%を覆っているが&lt;ref name=ref9&gt;&lt;pubmed&gt; 12495627 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、生後2～3週齢以降では、末端が分岐（fenestration）して、幹（stalk）の先端に多数の隆起部（swelling）が生じて台形体核主細胞を取り囲むようになる&lt;ref name=ref10&gt;&lt;pubmed&gt; 8423239 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　生後9～14日齢[[ラット]]の萼状シナプス前終末には450～1100個の[[アクティブゾーン]]が平均約600 nm間隔で存在している&lt;ref name=ref9 /&gt;&lt;ref name=ref11&gt;&lt;pubmed&gt; 12486149 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。アクティブゾーンは幹と隆起部どちらにも分布し、隆起部当たり平均6.8個存在する&lt;ref name=ref12&gt;&lt;pubmed&gt; 16399677 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。個々のアクティブゾーンは互いに独立してはたらくと考えられている。アクティブゾーンには1個当たり2～3個の[[シナプス小胞]]がドックしている様子が[[電子顕微鏡]]で観察されている&lt;ref name=ref9 /&gt;。また隆起部ではシナプス小胞が[[ミトコンドリア]]の周囲をドーナツ状に取り囲んでいる構造が観察されている&lt;ref name=ref12 /&gt;。シナプス小胞の直径は約45 nmで&lt;ref name=ref9 /&gt;、シナプス前終末当たりの総数は7万個にのぼる&lt;ref name=ref11 /&gt;。<br /> <br /> 　またシナプス前終末内は[[細胞骨格]]が発達しており、シナプスの形態的安定性と[[シナプス小胞]]の動態に関わっている。シナプスの周囲は[[アストロサイト]]と[[NG2グリア細胞]]に囲まれており、一部のNG2グリア細胞はHeld萼状シナプス前終末から直接シナプス入力を受ける&lt;ref name=ref13&gt;&lt;pubmed&gt; 19635853 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==機能 ==<br /> [[Image:CalyxFig2.png|thumb|240px|'''図3．シナプス前終末の活動電位、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流、シナプス後細胞（台形体核主細胞）の興奮性シナプス後電流の波形'''&lt;br&gt;聴覚獲得前生後7日齢（橙）と聴覚獲得後生後14日（青）Wistarラットの萼状シナプスからパッチクランプ法にて記録した。蝸牛神経核房状細胞の軸索を電気刺激することによって発生するシナプス前終末活動電位波形（上段）を、[[膜電位固定法]]における[[コマンド電圧]]として利用してシナプス前終末Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流を測定（中段）し、同時に発生する興奮性シナプス後電流（下段）を台形体核神経細胞から記録した。生後発達に伴う活動電位幅の短縮は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流の発生するタイミングを早めることによって、シナプス後電流の立ち上がりを早め、シナプス遅延の短縮に貢献する。]]<br /> <br /> 　萼状シナプスには、高速・高信頼性のシナプス伝達を行うための最適化が見られるが、シナプス伝達の基本的な分子機構は、他のシナプスと共通であると考えられている。シナプス伝達機構についての一般的な性質は本辞典の他項目に譲り、本項ではHeld萼状シナプスを標本として用いた研究で明らかとなった知見に絞って記述する。<br /> <br /> === シナプス前終末の活動電位 ===<br /> 　内側蝸牛神経核の房状細胞で発生した活動電位は、軸索を伝導してシナプス前終末端に到達する。[[電位依存性ナトリウムチャネル]]は、萼状シナプス前終末にはほとんど存在せず、前終末起始部に近接する[[ランヴィエ絞輪]]に局在しているため、活動電位はシナプス前終末へ受動的に伝播すると考えられている&lt;ref name=ref14&gt;&lt;pubmed&gt; 15814803 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。成熟[[齧歯動物]]のシナプス前終末の活動電位の振幅は約120 mV、半値幅は約0.2 ms であり&lt;ref name=ref15&gt;&lt;pubmed&gt; 11124994 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図3）、''in vivo''では1 KHzもの高頻度で発火する。<br /> <br /> 　活動電位は、[[電位依存性カリウムチャネル]]による修飾をうける。[[低電位活性型カリウムチャネル]]ファミリーの[[Kv1.1]]、[[Kv1.2]]は主として前終末起始部に発現し、活動電位の発火頻度を調節する&lt;ref name=ref16&gt;&lt;pubmed&gt; 12177193 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。[[高電位活性型カリウムチャネル]][[Kv3.1]]はシナプス前終末のシナプスの反対側の膜上に高密度で発現し、膜を[[再分極]]することによって活動電位の幅を短縮している&lt;ref name=ref17&gt;&lt;pubmed&gt; 14614103 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> === シナプス小胞の開口放出 ===<br /> 　活動電位によってシナプス前終末が[[脱分極]]すると[[電位依存性カルシウムチャネル]][[Cav2]]が開口し、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の流入が[[シナプス小胞]]の[[開口放出]]を誘導する。Cav2は[[アクティブゾーン]]内部でクラスター状に分布しており、シナプス小胞はチャネルクラスターの外縁に位置していると推定される&lt;ref name=ref18&gt;&lt;pubmed&gt; 25533484 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。チャネルクラスター近傍でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の一過性濃度上昇は急峻な濃度勾配（[[カルシウムドメイン]]）を形成するため、カルシウムチャネルクラスター外縁とシナプス小胞の距離は、[[開口放出]]の確率やタイミングを規定する。成熟した齧歯類のシナプス前終末ではカルシウムチャネルクラスター外縁とシナプス小胞の距離は約20 nmであり、この距離でCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は数十 &amp;mu;Mに達すると推定される&lt;ref name=ref18 /&gt;。<br /> <br /> 　萼状シナプスにおける主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーは[[シナプトタグミン2]]であり、シナプトタグミン2を欠損させた[[マウス]]では活動電位によって誘発される開口放出が著しく減少する&lt;ref name=ref19&gt;&lt;pubmed&gt; 21338883 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。通常、1発の活動電位に対する小胞の[[放出確率]]は0.1～0.2&lt;ref name=ref9 /&gt;&lt;ref name=ref20&gt;&lt;pubmed&gt; 18339695 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;である。放出された[[グルタミン酸]]は、シナプス間隙で数mMの濃度に達し&lt;ref name=ref21&gt;&lt;pubmed&gt; 23070699 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、台形体核主細胞の[[グルタミン酸受容体]]を活性化する。放出されたグルタミン酸は拡散によってシナプス間隙から流出し、次いでシナプス前終末を取り囲む[[アストロサイト]]の突起から[[グルタミン酸トランスポーター]]（GLAST）を介して回収される。<br /> <br /> === シナプス後細胞に発生するシナプス電流と活動電位 ===<br /> 　シナプス後細胞である台形体核主細胞の伝達物質受容体は[[AMPA型グルタミン酸受容体|AMPA型]]および[[NMDA型グルタミン酸受容体]]である。成熟した萼状シナプスでは、シナプス後電流は主としてAMPA型グルタミン酸受容体、なかでも速い開閉キネティクスを備えたflop型[[GluA4]]によって担われる&lt;ref name=ref22&gt;&lt;pubmed&gt; 15634782 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス小胞1個あたりのグルタミン酸によって30～50 pAの[[微小シナプス電流]]が発生し&lt;ref name=ref23&gt;&lt;pubmed&gt; 12736334 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、1発の活動電位によってシナプス前終末から100個以上のシナプス小胞が放出されるため&lt;ref name=ref24&gt;&lt;pubmed&gt; 8837774 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後電流の振幅は数nA～数十nAに達する。この電流量は活動電位の[[閾値]]を超える台形体核主細胞の脱分極を惹起するのに十分であり、シナプス前終末の1発の[[活動電位]]による伝達物質の放出によって台形体核主細胞に確実に活動電位が発生する。<br /> <br /> 　台形体核主細胞の細胞体に発現しているナトリウムチャネルは低密度なため、[[活動電位]]は軸索起始部で発生して細胞体に逆伝播する&lt;ref name=ref14 /&gt;。[[ナトリウムチャネル]]に加えて軸索起始部には電位依存性[[カリウムチャネル]]Kv1.1/Kv1.2が発現しており、活動電位の閾値と振幅を制御するとともに、1回の興奮性シナプス電位によって複数の活動電位が発生するのを防いでいる&lt;ref name=ref16 /&gt;。台形体核主細胞のKv2およびKv3.1は、活動電位の幅を調節することによって高頻度発火を可能にしている&lt;ref name=ref25&gt;&lt;pubmed&gt; 9547392 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> === シナプス小胞の回収と伝達物質充填、再利用 ===<br /> 　伝達物質を開口放出したシナプス小胞は、[[エンドサイトーシス]]によってシナプス前終末に回収される。エンドサイトーシスは、[[GTP]]の[[wikipedia:ja:加水分解|加水分解]]を伴う[[ダイナミン]]の活性によって担われる&lt;ref name=ref26&gt;&lt;pubmed&gt; 15637282 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。エンドサイトーシスの速度はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的に調節され、高頻度発火によってシナプス前終末のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇すると亢進し、実験的に[[カルシウムキレート剤]]をシナプス前終末に注入すると抑制される&lt;ref name=ref27&gt;&lt;pubmed&gt; 19640480 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref28&gt;&lt;pubmed&gt; 20562869 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。エンドサイトーシスの後、シナプス小胞は[[液胞型プロトンATPase]]よって酸性化される。形成されたプロトンの濃度勾配を利用して[[小胞型グルタミン酸トランスポーター]]がシナプス小胞にグルタミン酸を充填する。萼状シナプスには、小胞型グルタミン酸トランスポーターの[[VGluT1|VGluT&lt;sub&gt;1&lt;/sub&gt;]]と[[VGluT2|VGluT&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;]]が発現しているが&lt;ref name=ref29&gt;&lt;pubmed&gt; 15911123 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、両者が同一のシナプス小胞上に共存しているのか、別々の小胞上に発現しているのかは明らかでない。グルタミン酸取り込みの時定数（&amp;tau;）は生理的温度で7秒であり、小胞が完全に充填されるには数十秒を必要とする&lt;ref name=ref30&gt;&lt;pubmed&gt; 23141063 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス小胞は再利用のためアクティブゾーンへ輸送される。この過程には[[細胞骨格]]が関与すると考えられており、[[アクチン]]のターンオーバー&lt;ref name=ref31&gt;&lt;pubmed&gt; 12574412 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;や[[インターセクチン]]の発現&lt;ref name=ref32&gt;&lt;pubmed&gt; 23633571 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;を阻害するとシナプス小胞の補充が遅れる。<br /> <br /> === 聴覚の獲得に伴うHeld萼状シナプスの生後発達変化 ===<br /> 　マウスおよび[[ラット]]では生後12日齢頃に聴覚機能が完成するが、この時期にHeld萼状シナプス伝達の性質が変化することが知られている。<br /> <br /> 　例えば、シナプス前終末における[[カリウムチャネル]]の発現増加と活性化速度の上昇によって、シナプス前終末の活動電位幅が短縮し（図3）、高頻度での活動電位発生が可能となる&lt;ref name=ref33&gt;&lt;pubmed&gt; 17331991 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。活動電位幅の短縮はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入のタイミングを早めシナプス応答の立ち上がりを早くするが、一方でカルシウムチャネルの開口数の減少と開口時間の短縮をもたらし、シナプス前末端へのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入量の減少によって小胞放出確率を低下させる。しかし、この[[放出確率]]の減少は、生後発達に伴って[[Ca2+センサー|Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサー]]がカルシウムチャネルクラスターに接近して、より高濃度のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を感知することによって部分的に補償される&lt;ref name=ref18/&gt;&lt;ref name=ref34&gt;&lt;pubmed&gt; 15843616 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス強度は、更に[[アクティブゾーン]]の個数&lt;ref name=ref9/&gt;と[[即時放出可能プール]]サイズが増大することによって維持される&lt;ref name=ref35&gt;&lt;pubmed&gt; 11483715 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。放出確率の減少と放出可能プールの増大は、1回のシナプス伝達で消費されるシナプス小胞の割合を低く抑え、高頻度でのシナプス伝達の持続を可能とする。<br /> <br /> 　聴覚獲得時期前後でシナプス小胞の開口放出を担う電位依存性[[カルシウムチャネル]]サブタイプの構成にも変化が生じる。生後7日齢シナプス前終末では[[Cav2.1]]（[[P/Q型カルシウムチャネル|P/Q型]]）、[[Cav2.2]]（[[N型カルシウムチャネル|N型]]）、[[Cav2.3]]（[[R型カルシウムチャネル|R型]]）が共存してシナプス伝達を担っているが、生後2週齢までにCav2.2とCav2.3は消失しCav2.1だけが残る&lt;ref name=ref36&gt;&lt;pubmed&gt; 10627581 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。またシナプス前終末内の[[カルシウム結合タンパク質]] [[カルレチニン]]の発現が増加して、シナプスの短期可塑性に影響を与える&lt;ref name=ref37&gt;&lt;pubmed&gt; 15355314 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　さらに、シナプス小胞の回収・充填機構でも生後発達変化が生じる。生後7日齢ではCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性エンドサイトーシスに[[カルモジュリン]]が関与するが&lt;ref name=ref38&gt;&lt;pubmed&gt; 19633667 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、生後14日齢ではカルモジュリンは関与しなくなり、より低親和性のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーによる機構に置換される&lt;ref name=ref28/&gt;。また小胞型グルタミン酸トランスポーターVGluT1の発現が増加して&lt;ref name=ref29/&gt;、小胞へのグルタミン酸充填が加速される&lt;ref name=ref30/&gt;。<br /> <br /> 　一方、シナプス後細胞においては、NMDA型グルタミン酸受容体の発現がシナプス入力依存的に減少し&lt;ref name=ref39&gt;&lt;pubmed&gt; 11331363 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後電流は主としてAMPA型グルタミン酸受容体によって担われるようになる。またAMPA型グルタミン酸受容体サブタイプのうち[[GluA1]]が減少し、開閉キネティクスの速いGluA4の比率が上昇する&lt;ref name=ref22/&gt;。また単一シナプス小胞の伝達物質によって生じる微小シナプス電流の振幅も増大する&lt;ref name=ref23/&gt;。これらの生後発達変化はいずれも高速・高信頼性のシナプス伝達の達成に向けられている。<br /> <br /> === シナプス伝達の調節機構 ===<br /> ==== 伝達物質放出の修飾 ====<br /> 　シナプス前終末には、[[代謝活性型グルタミン酸受容体]]、代謝型[[GABAB受容体|GABA&lt;sub&gt;B&lt;/sub&gt;受容体]]、[[アデノシン]][[A1受容体]]、[[ノルアドレナリン]][[α2受容体]]、[[カンナビノイド]][[CB1受容体]]、[[セロトニン]][[5-HT1B受容体|5-HT&lt;sub&gt;1B&lt;/sub&gt;受容体]]が存在する。これら[[Gタンパク質共役型受容体]]の活性化によって、[[三量体Gタンパク質]]から解離された&amp;beta;&amp;gamma;サブユニットは、電位依存性カルシウムチャネルに結合しCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流を抑制し、これによって伝達物質放出を抑制する&lt;ref name=ref40&gt;'''Tomoyuki Takahashi, Yoshinao Kajikawa, Masahiro Kimura, Naoto Saitoh, Tetsuhiro Tsujimoto'''&lt;br&gt; Presynaptic mechanism underlying regulation of transmitter release by G protein coupled receptors.&lt;br&gt;''Korean J. Physiol. Pharmacol. '' :2004, 8(2):69-76.&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref41&gt;&lt;pubmed&gt; 17067296 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このGタンパク質を介したシナプス伝達の抑制は、萼状シナプスにおけるシナプス前性の主要なシナプス伝達調節機構である。Gタンパク質共役受容体のうち、セロトニン5H-T&lt;sub&gt;1B&lt;/sub&gt;受容体、アデノシンA1受容体は生後2週齢までに消失するが、代謝活性型グルタミン酸受容体、GABA&lt;sub&gt;B&lt;/sub&gt;受容体を介した抑制は、生後発達を通じて存続する。しかし、これらの代謝活性型受容体のリガンドの由来は必ずしも明らかでない。<br /> <br /> 　[[シナプス前終末]]の膜電位は伝達物質の放出に影響を与える。シナプス前終末に発現するシナプス前終末[[グリシン受容体]]の開口&lt;ref name=ref42&gt;&lt;pubmed&gt; 11385573 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;やカリウムチャネル[[Kv7.5]]の不活化&lt;ref name=ref43&gt;&lt;pubmed&gt; 21666672 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;は[[膜電位]]を上昇させる（シナプス前終末内部のCl&lt;sup&gt;-&lt;/sup&gt;濃度は約20 mMと細胞体に比べて高く&lt;ref name=ref56&gt;&lt;pubmed&gt; 17079672 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;Cl&lt;sup&gt;-&lt;/sup&gt;平衡電位が静止膜電位より浅いため、グリシン受容体の開口はCl&lt;sup&gt;-&lt;/sup&gt;の細胞外への流出をもたらす）。この活動電位の閾値には到達しない膜電位上昇は、電位依存性カルシウムチャネルの[[開口確率]]を増大させ、前終末内のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇につながる。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇は[[自発性微小シナプス電流]]の頻度を増加させるとともに、活動電位によって誘発される小胞の放出を促進させる&lt;ref name=ref44&gt;&lt;pubmed&gt; 19403620 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　また、シナプス前終末の[[タンパク質リン酸化酵素A]]の活性化は[[EPAC]]を介してシナプス小胞の[[放出確率]]と即時[[放出可能プール]]サイズを共に増加させて、シナプス伝達を増強する&lt;ref name=ref45&gt;&lt;pubmed&gt; 15175390 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。さらに[[タンパク質リン酸化酵素C]]は[[小胞Ca2+センサー|小胞Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサー]]のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;感受性を増加して、高頻度刺激後のシナプス伝達増強をもたらす&lt;ref name=ref46&gt;&lt;pubmed&gt; 17884983 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==== エンドサイトーシスの修飾 ====<br /> 　開口放出とエンドサイトーシスのバランスは、シナプス伝達の維持に重要である。高頻度でシナプス伝達が起きると、シナプス前終末のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇しエンドサイトーシスが亢進する&lt;ref name=ref27 /&gt;。またシナプス後細胞では、[[NMDA型グルタミン酸受容体]]を介したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入によってNOSの活性化が誘導され[[一酸化窒素]]が合成される。一酸化窒素は拡散し[[逆行性シグナル]]としてシナプス前終末に入り、前終末の[[可溶性グアニル酸シクラーゼ]]を活性化する。以下、シナプス前終末内[[cGMP]]濃度の上昇→[[タンパク質リン酸化酵素G]] (PKG)の活性化→[[RhoA]]の活性→[[Rhoキナーゼ]]の活性化→[[PIP2|PIP&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;]]の産生というカスケードを経て、エンドサイトーシスを加速する&lt;ref name=ref47&gt;&lt;pubmed&gt; 22578503 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref48&gt;&lt;pubmed&gt; 23864695 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==== シナプス伝達の短期可塑性 ====<br /> 　シナプスでは、連続する複数の入力を受ける際、2番目以降のシナプス応答が初回の応答に比べて増強（促通）または減弱（[[抑圧]]）する[[短期可塑性]]が生じる。[[シナプス促通]]と抑圧を担う分子機構は独立かつ共存しており、いずれが優勢となるかは種々の条件によって異なる。<br /> <br /> 　Held萼状シナプスにおける短期抑圧の主な要因は、[[放出可能プール]]の枯渇、シナプス前終末カルシウムチャネルの不活性化&lt;ref name=ref49&gt;&lt;pubmed&gt; 9581770 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後細胞のAMPA型グルタミン酸受容体の[[脱感作]]&lt;ref name=ref9/&gt;&lt;ref name=ref20/&gt;である。聴覚獲得前の萼状シナプス前終末は、放出確率が高く、放出可能プールが小さく&lt;ref name=ref35/&gt;、またシナプス小胞の補充再利用も遅いため、短期抑圧を示す。聴覚獲得前の萼状シナプスにおける[[カルシウム]]チャネルの不活性化は、カルモジュリンによって誘導されるが、カルモジュリンの役割は生後発達と共に減弱する&lt;ref name=ref50&gt;&lt;pubmed&gt; 18238813 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。AMPA型グルタミン酸受容体の脱感作は高頻度入力の場合に重要となる&lt;ref name=ref20/&gt;。<br /> <br /> 　シナプス促通は、初回の活動電位によって流入したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が原因となって生じる。[[シナプス前終末内]]に残存したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が2回目の活動電位によって流入するCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に加算され、小胞のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーはより高濃度のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を感知する。また残存Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;はカルシウムチャネルの開口速度を速めて&lt;ref name=ref51&gt;&lt;pubmed&gt; 9769416 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、[[シナプス促通]]をもたらす&lt;ref name=ref44/&gt;。生後発達に伴い[[放出確率]]が低下し[[放出可能プール]]が大きくなるため、聴覚獲得後の萼状シナプスでは、促通傾向が優勢になる。<br /> <br /> 　なお聴覚獲得前の萼状シナプスでは、連続高頻度刺激によってシナプス伝達の数分にわたる増強（[[post-tetanic potentiation]]; [[PTP]]）が誘発可能である&lt;ref name=ref52&gt;&lt;pubmed&gt; 15695246 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このメカニズムはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇によって活性化した[[PKC]]が小胞Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;感受性を高めることによる&lt;ref name=ref46/&gt;。<br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> *[[シナプス]]<br /> *[[興奮性シナプス]]<br /> *[[シナプス前終末]]<br /> *[[シナプス小胞]]<br /> *[[活動電位]]<br /> *[[放出可能プール]]<br /> *[[放出確率]]<br /> *[[開口放出]]<br /> *[[アクティブゾーン]]<br /> *[[カルシウムチャネル]]<br /> *[[カリウムチャネル]]<br /> *[[Gタンパク質共役型受容体]]<br /> *[[エンドサイトーシス]]<br /> *[[グルタミン酸受容体]]<br /> *[[イオンチャンネル型グルタミン酸受容体]]<br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> &lt;references/&gt;</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=Held%E8%90%BC%E7%8A%B6%E3%82%B7%E3%83%8A%E3%83%97%E3%82%B9&diff=36795 2016-10-03T03:14:35Z

<p>Yukihironakamura: 訳語選出にあたっての経緯の追加</p> <hr /> <div>&lt;div align=&quot;right&quot;&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/yn1144 中村 行宏]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東京慈恵会医科大学薬理学講座''&lt;br&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/ttakahas 高橋 智幸]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''沖縄科学技術大学院大学細胞分子シナプス機能ユニット''&lt;br&gt;<br /> DOI：&lt;selfdoi /&gt;　原稿受付日：2016年3月22日　原稿完成日：2016年10月1日&lt;br&gt;<br /> 担当編集委員：[http://researchmap.jp/michisukeyuzaki 柚崎 通介]（慶應義塾大学 医学部生理学）&lt;br&gt;<br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> 英：calyx of Held　独：Held'schen Calyx　仏：calice de Held<br /> <br /> 同義語：Held杯状シナプス、Heldのカリックスシナプス<br /> <br /> {{box|text=　蝸牛神経核から伸長した軸索終末端が、対側台形体核の主細胞に形成する萼（がく、calyx、カリックス）状のシナプス。音入力を聴覚中枢へ高速かつ正確に伝達するため、前終末端が台形体核主細胞の細胞体を萼状に包み込み、興奮性神経伝達物質グルタミン酸を放出する。巨大なシナプス前終末をもつことから、シナプス前終末とシナプス後細胞からの同時パッチクランプ記録が可能であり、温血動物中枢シナプス伝達機構の研究上、格好のモデルとなっている。}}<br /> <br /> ==Held萼状シナプスとは==<br /> [[Image:CalyxFig1.png|thumb|350px|'''図1．Held萼状シナプス前終末からのパッチクランプ記録'''&lt;br&gt;（左）ラット脳幹スライス標本におけるシナプス前終末とシナプス後細胞(＝台形体核主細胞）からの同時パッチクランプ記録の例。画面中央円形の構造が台形体核主細胞の細胞体、その細胞体上部辺縁に位置する三日月形の構造がHeld萼状シナプスの前終末である。（右）パッチ電極より蛍光色素を注入し、萼状シナプス前終末の形態を可視化した顕微鏡写真。透過光像と重ね合わせてある。]]<br /> <br /> 　[[脳幹]]の[[蝸牛神経核]]から伸長した[[軸索]]終末端が、対側[[台形体核]]の主細胞に形成するカリックス（calyx、萼）状の[[シナプス]]。ドイツの解剖学者[[wikipedia:de:Hans Held (Mediziner)|Hans Held]]（1866-1942）が[[ゴルジ染色]]によって同定した&lt;ref name=ref1&gt;'''Hans von Held'''&lt;br&gt;Die zentrale Gehorleitung.&lt;br&gt;''Arch. Anat. Physiol. Anat. Abt. '' :1893, 17;201-248.&lt;/ref&gt;。[[聴覚]]神経回路を構成し、両耳間強度差による[[音源定位]]に重要な情報処理機能を果たしている。音入力を聴覚中枢へ高速かつ正確に伝達するため、前終末端が台形体核主細胞の細胞体を萼状に包み込み、入力信号に応じて多量の興奮性[[神経伝達物質]][[グルタミン酸]]を放出する。1994年、Forsytheはこの巨大[[シナプス前終末]]から[[パッチクランプ記録]]を行うことに成功した&lt;ref name=ref2&gt;&lt;pubmed&gt; 7837096 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。ついでシナプス前終末と台形体核主細胞からの同時パッチクランプ記録（図1）が可能になり、温血動物中枢シナプス伝達機構の研究上、格好のモデルとなっている&lt;ref name=ref3&gt;&lt;pubmed&gt; 16896951 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref4&gt;'''高橋 智幸, 堀 哲也, 中村 行宏, 山下 貴之'''&lt;br&gt;プレシナプス機構のスライスパッチクランプ研究法&lt;br&gt;岡田泰伸編 最新パッチクランプ実験技術法, pp.96-102. ''吉岡書店（東京）'':2011&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref5&gt;&lt;pubmed&gt; 22035348 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。なお、calyxは「萼（がく）」と「杯」の両方の和訳が可能であり、腎臓のcalyxのように腎杯と訳されることもある。しかし実際のシナプスの形態、特に成熟後の形態を考慮すると杯よりも花萼がふさわしく、本邦のcalyx of Held研究者間ではこの見解を支持する見方が多かったこともあり、本稿では一貫して「Held萼状シナプス」の和訳を用いた。<br /> <br /> ==構造==<br /> === 聴覚神経回路上での位置づけ===<br /> [[Image:CalyxFig3.png|thumb|350px|'''図2．齧歯類脳幹の聴覚神経回路図'''&lt;br&gt;音の振動は内耳の有毛細胞で電気信号に変換され、蝸牛神経を経て蝸牛神経核の細胞へ入力する。腹側蝸牛神経核の球形房状細胞は脳幹反対側の台形体核へ興奮性の投射を送る。この軸索終末がHeld萼状シナプスである。台形体核主細胞は抑制性の投射を上オリーブ核へ送る。上オリーブ核の細胞は台形体核から抑制性の入力、同側（図右側）の蝸牛神経核から興奮性の入力を受け、左右の耳からの入力が合一する。興奮性投射は赤、抑制性投射は青で示してある。矢印は信号の流れを示す。]]<br /> <br /> 　Held萼状シナプスの高速高信頼性伝達機能は、[[音源定位]]の目的に特化したものと考えられる。<br /> <br /> 　音の振動は内耳の[[有毛細胞]]で電気信号に変換され、蝸牛神経を経て[[蝸牛神経核]]へ入力する。[[腹側蝸牛神経核]]の細胞のうち、[[大型球形房状細胞]]（large spherical bushy cell）は低周波の音を検出し、両側の[[内側上オリーブ核]]に投射し、ここで両耳間時間差を検出する。一方、[[小型球形房状細胞]]（small spherical bushy cell）と[[球形房状細胞]]（globular bushy cell）は高周波の音を検出する。<br /> <br /> 　球形房状細胞（globular bushy cell）は[[脳幹]]反対側の[[台形体核]]へ興奮性の信号を送り、[[カリックスシナプス]]を介して台形体核主細胞に興奮性入力を与える。台形体核主細胞は[[抑制性]]投射を外側上オリーブ核へ送る（図2）。外側上オリーブ核は、同側（図2右側）の小型球形房状細胞から興奮性の入力を同時に受けることによって、両耳間の[[音圧]]差を検出し、高周波の[[音源定位]]に貢献する。同一の音源に由来する興奮性入力と抑制性入力を同時に感知するためには、同側の蝸牛神経核小型球形房状細胞からの興奮性入力と反対側の球形房状細胞－台形体核主細胞からの抑制性入力が時間差なしで[[外側上オリーブ核]]に到達する必要がある。実際、ネコやコウモリを用いた実験では同側興奮性入力と抑制性入力が数百マイクロ秒以下という極めて短い時間差で外側上オリーブ核へ到達することが示されているが&lt;ref name=ref53&gt;&lt;pubmed&gt; 9425196 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref54&gt;&lt;pubmed&gt; 9212244 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、その神経学的機構の詳細は明らかでない。<br /> <br /> === 発生 ===<br /> 　内側蝸牛神経核球形房状細胞の軸索は、[[Robo3]]によって[[脳幹]]対側への伸長が誘導され、[[EphB]]によって台形体核主細胞にターゲッティングされる&lt;ref name=ref6&gt;&lt;pubmed&gt; 21093567 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　齧歯類では、軸索末端が台形体核に到達してコンタクトを形成するのは胎生17日齢頃であり、この時点ですでにシナプスは台形体核神経細胞に[[活動電位]]を誘発する強度を有している&lt;ref name=ref7&gt;&lt;pubmed&gt; 20855433 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。生後1日齢までは樹状に分岐したシナプス前終末が台形体核主細胞の細胞体や[[樹状突起]]に接触しており、1つの台形体核主細胞には複数の軸索が投射している。特徴的な萼状シナプス前終末は、生後2～4日齢にかけて形成される。この期間に1つの主要な投射入力を残して他の入力線維は排除され、生後5日齢までにはシナプス前終末と台形体核主細胞の間に1:1対応が確立する&lt;ref name=ref8&gt;&lt;pubmed&gt; 16707803 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。しかし、一部の蝸牛神経細胞の軸索は分岐して複数の台形体核主細胞へ投射・支配することがあるため、蝸牛神経細胞と台形体核主細胞の関係は必ずしも1対1ではない。<br /> <br /> === 形態学的特徴 ===<br /> 　Held萼状シナプス前終末は、台形体核主細胞の[[細胞体]]に直接、シナプスを形成している。[[樹状突起]]を介さないこの軸索細胞体間結合は、樹状突起フィルタリングによる電気信号の減衰や遅延を排除することによって、高速高信頼性のシナプス伝達に寄与している。前終末は生後1週齢では匙状に広がりシナプス後細胞表面の約60%を覆っているが&lt;ref name=ref9&gt;&lt;pubmed&gt; 12495627 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、生後2～3週齢以降では、末端が分岐（fenestration）して、幹（stalk）の先端に多数の隆起部（swelling）が生じて台形体核主細胞を取り囲むようになる&lt;ref name=ref10&gt;&lt;pubmed&gt; 8423239 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　生後9～14日齢[[ラット]]の萼状シナプス前終末には450～1100個の[[アクティブゾーン]]が平均約600 nm間隔で存在している&lt;ref name=ref9 /&gt;&lt;ref name=ref11&gt;&lt;pubmed&gt; 12486149 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。アクティブゾーンは幹と隆起部どちらにも分布し、隆起部当たり平均6.8個存在する&lt;ref name=ref12&gt;&lt;pubmed&gt; 16399677 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。個々のアクティブゾーンは互いに独立してはたらくと考えられている。アクティブゾーンには1個当たり2～3個の[[シナプス小胞]]がドックしている様子が[[電子顕微鏡]]で観察されている&lt;ref name=ref9 /&gt;。また隆起部ではシナプス小胞が[[ミトコンドリア]]の周囲をドーナツ状に取り囲んでいる構造が観察されている&lt;ref name=ref12 /&gt;。シナプス小胞の直径は約45 nmで&lt;ref name=ref9 /&gt;、シナプス前終末当たりの総数は7万個にのぼる&lt;ref name=ref11 /&gt;。<br /> <br /> 　またシナプス前終末内は[[細胞骨格]]が発達しており、シナプスの形態的安定性と[[シナプス小胞]]の動態に関わっている。シナプスの周囲は[[アストロサイト]]と[[NG2グリア細胞]]に囲まれており、一部のNG2グリア細胞はHeld萼状シナプス前終末から直接シナプス入力を受ける&lt;ref name=ref13&gt;&lt;pubmed&gt; 19635853 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==機能 ==<br /> [[Image:CalyxFig2.png|thumb|240px|'''図3．シナプス前終末の活動電位、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流、シナプス後細胞（台形体核主細胞）の興奮性シナプス後電流の波形'''&lt;br&gt;聴覚獲得前生後7日齢（橙）と聴覚獲得後生後14日（青）Wistarラットの萼状シナプスからパッチクランプ法にて記録した。蝸牛神経核房状細胞の軸索を電気刺激することによって発生するシナプス前終末活動電位波形（上段）を、[[膜電位固定法]]における[[コマンド電圧]]として利用してシナプス前終末Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流を測定（中段）し、同時に発生する興奮性シナプス後電流（下段）を台形体核神経細胞から記録した。生後発達に伴う活動電位幅の短縮は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流の発生するタイミングを早めることによって、シナプス後電流の立ち上がりを早め、シナプス遅延の短縮に貢献する。]]<br /> <br /> 　萼状シナプスには、高速・高信頼性のシナプス伝達を行うための最適化が見られるが、シナプス伝達の基本的な分子機構は、他のシナプスと共通であると考えられている。シナプス伝達機構についての一般的な性質は本辞典の他項目に譲り、本項ではHeld萼状シナプスを標本として用いた研究で明らかとなった知見に絞って記述する。<br /> <br /> === シナプス前終末の活動電位 ===<br /> 　内側蝸牛神経核の房状細胞で発生した活動電位は、軸索を伝導してシナプス前終末端に到達する。[[電位依存性ナトリウムチャネル]]は、萼状シナプス前終末にはほとんど存在せず、前終末起始部に近接する[[ランヴィエ絞輪]]に局在しているため、活動電位はシナプス前終末へ受動的に伝播すると考えられている&lt;ref name=ref14&gt;&lt;pubmed&gt; 15814803 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。成熟[[齧歯動物]]のシナプス前終末の活動電位の振幅は約120 mV、半値幅は約0.2 ms であり&lt;ref name=ref15&gt;&lt;pubmed&gt; 11124994 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図3）、''in vivo''では1 KHzもの高頻度で発火する。<br /> <br /> 　活動電位は、[[電位依存性カリウムチャネル]]による修飾をうける。[[低電位活性型カリウムチャネル]]ファミリーの[[Kv1.1]]、[[Kv1.2]]は主として前終末起始部に発現し、活動電位の発火頻度を調節する&lt;ref name=ref16&gt;&lt;pubmed&gt; 12177193 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。[[高電位活性型カリウムチャネル]][[Kv3.1]]はシナプス前終末のシナプスの反対側の膜上に高密度で発現し、膜を[[再分極]]することによって活動電位の幅を短縮している&lt;ref name=ref17&gt;&lt;pubmed&gt; 14614103 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> === シナプス小胞の開口放出 ===<br /> 　活動電位によってシナプス前終末が[[脱分極]]すると[[電位依存性カルシウムチャネル]][[Cav2]]が開口し、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の流入が[[シナプス小胞]]の[[開口放出]]を誘導する。Cav2は[[アクティブゾーン]]内部でクラスター状に分布しており、シナプス小胞はチャネルクラスターの外縁に位置していると推定される&lt;ref name=ref18&gt;&lt;pubmed&gt; 25533484 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。チャネルクラスター近傍でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の一過性濃度上昇は急峻な濃度勾配（[[カルシウムドメイン]]）を形成するため、カルシウムチャネルクラスター外縁とシナプス小胞の距離は、[[開口放出]]の確率やタイミングを規定する。成熟した齧歯類のシナプス前終末ではカルシウムチャネルクラスター外縁とシナプス小胞の距離は約20 nmであり、この距離でCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は数十 &amp;mu;Mに達すると推定される&lt;ref name=ref18 /&gt;。<br /> <br /> 　萼状シナプスにおける主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーは[[シナプトタグミン2]]であり、シナプトタグミン2を欠損させた[[マウス]]では活動電位によって誘発される開口放出が著しく減少する&lt;ref name=ref19&gt;&lt;pubmed&gt; 21338883 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。通常、1発の活動電位に対する小胞の[[放出確率]]は0.1～0.2&lt;ref name=ref9 /&gt;&lt;ref name=ref20&gt;&lt;pubmed&gt; 18339695 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;である。放出された[[グルタミン酸]]は、シナプス間隙で数mMの濃度に達し&lt;ref name=ref21&gt;&lt;pubmed&gt; 23070699 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、台形体核主細胞の[[グルタミン酸受容体]]を活性化する。放出されたグルタミン酸は拡散によってシナプス間隙から流出し、次いでシナプス前終末を取り囲む[[アストロサイト]]の突起から[[グルタミン酸トランスポーター]]（GLAST）を介して回収される。<br /> <br /> === シナプス後細胞に発生するシナプス電流と活動電位 ===<br /> 　シナプス後細胞である台形体核主細胞の伝達物質受容体は[[AMPA型グルタミン酸受容体|AMPA型]]および[[NMDA型グルタミン酸受容体]]である。成熟した萼状シナプスでは、シナプス後電流は主としてAMPA型グルタミン酸受容体、なかでも速い開閉キネティクスを備えたflop型[[GluA4]]によって担われる&lt;ref name=ref22&gt;&lt;pubmed&gt; 15634782 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス小胞1個あたりのグルタミン酸によって30～50 pAの[[微小シナプス電流]]が発生し&lt;ref name=ref23&gt;&lt;pubmed&gt; 12736334 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、1発の活動電位によってシナプス前終末から100個以上のシナプス小胞が放出されるため&lt;ref name=ref24&gt;&lt;pubmed&gt; 8837774 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後電流の振幅は数nA～数十nAに達する。この電流量は活動電位の[[閾値]]を超える台形体核主細胞の脱分極を惹起するのに十分であり、シナプス前終末の1発の[[活動電位]]による伝達物質の放出によって台形体核主細胞に確実に活動電位が発生する。<br /> <br /> 　台形体核主細胞の細胞体に発現しているナトリウムチャネルは低密度なため、[[活動電位]]は軸索起始部で発生して細胞体に逆伝播する&lt;ref name=ref14 /&gt;。[[ナトリウムチャネル]]に加えて軸索起始部には電位依存性[[カリウムチャネル]]Kv1.1/Kv1.2が発現しており、活動電位の閾値と振幅を制御するとともに、1回の興奮性シナプス電位によって複数の活動電位が発生するのを防いでいる&lt;ref name=ref16 /&gt;。台形体核主細胞のKv2およびKv3.1は、活動電位の幅を調節することによって高頻度発火を可能にしている&lt;ref name=ref25&gt;&lt;pubmed&gt; 9547392 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> === シナプス小胞の回収と伝達物質充填、再利用 ===<br /> 　伝達物質を開口放出したシナプス小胞は、[[エンドサイトーシス]]によってシナプス前終末に回収される。エンドサイトーシスは、[[GTP]]の[[wikipedia:ja:加水分解|加水分解]]を伴う[[ダイナミン]]の活性によって担われる&lt;ref name=ref26&gt;&lt;pubmed&gt; 15637282 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。エンドサイトーシスの速度はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的に調節され、高頻度発火によってシナプス前終末のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇すると亢進し、実験的に[[カルシウムキレート剤]]をシナプス前終末に注入すると抑制される&lt;ref name=ref27&gt;&lt;pubmed&gt; 19640480 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref28&gt;&lt;pubmed&gt; 20562869 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。エンドサイトーシスの後、シナプス小胞は[[液胞型プロトンATPase]]よって酸性化される。形成されたプロトンの濃度勾配を利用して[[小胞型グルタミン酸トランスポーター]]がシナプス小胞にグルタミン酸を充填する。萼状シナプスには、小胞型グルタミン酸トランスポーターの[[VGluT1|VGluT&lt;sub&gt;1&lt;/sub&gt;]]と[[VGluT2|VGluT&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;]]が発現しているが&lt;ref name=ref29&gt;&lt;pubmed&gt; 15911123 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、両者が同一のシナプス小胞上に共存しているのか、別々の小胞上に発現しているのかは明らかでない。グルタミン酸取り込みの時定数（&amp;tau;）は生理的温度で7秒であり、小胞が完全に充填されるには数十秒を必要とする&lt;ref name=ref30&gt;&lt;pubmed&gt; 23141063 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス小胞は再利用のためアクティブゾーンへ輸送される。この過程には[[細胞骨格]]が関与すると考えられており、[[アクチン]]のターンオーバー&lt;ref name=ref31&gt;&lt;pubmed&gt; 12574412 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;や[[インターセクチン]]の発現&lt;ref name=ref32&gt;&lt;pubmed&gt; 23633571 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;を阻害するとシナプス小胞の補充が遅れる。<br /> <br /> === 聴覚の獲得に伴うHeld萼状シナプスの生後発達変化 ===<br /> 　マウスおよび[[ラット]]では生後12日齢頃に聴覚機能が完成するが、この時期にHeld萼状シナプス伝達の性質が変化することが知られている。<br /> <br /> 　例えば、シナプス前終末における[[カリウムチャネル]]の発現増加と活性化速度の上昇によって、シナプス前終末の活動電位幅が短縮し（図3）、高頻度での活動電位発生が可能となる&lt;ref name=ref33&gt;&lt;pubmed&gt; 23633571 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。活動電位幅の短縮はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入のタイミングを早めシナプス応答の立ち上がりを早くするが、一方でカルシウムチャネルの開口数の減少と開口時間の短縮をもたらし、シナプス前末端へのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入量の減少によって小胞放出確率を低下させる。しかし、この[[放出確率]]の減少は、生後発達に伴って[[Ca2+センサー|Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサー]]がカルシウムチャネルクラスターに接近して、より高濃度のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を感知することによって部分的に補償される&lt;ref name=ref18/&gt;&lt;ref name=ref34&gt;&lt;pubmed&gt; 15843616 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス強度は、更に[[アクティブゾーン]]の個数&lt;ref name=ref9/&gt;と[[即時放出可能プール]]サイズが増大することによって維持される&lt;ref name=ref35&gt;&lt;pubmed&gt; 11483715 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。放出確率の減少と放出可能プールの増大は、1回のシナプス伝達で消費されるシナプス小胞の割合を低く抑え、高頻度でのシナプス伝達の持続を可能とする。<br /> <br /> 　聴覚獲得時期前後でシナプス小胞の開口放出を担う電位依存性[[カルシウムチャネル]]サブタイプの構成にも変化が生じる。生後7日齢シナプス前終末では[[Cav2.1]]（[[P/Q型カルシウムチャネル|P/Q型]]）、[[Cav2.2]]（[[N型カルシウムチャネル|N型]]）、[[Cav2.3]]（[[R型カルシウムチャネル|R型]]）が共存してシナプス伝達を担っているが、生後2週齢までにCav2.2とCav2.3は消失しCav2.1だけが残る&lt;ref name=ref36&gt;&lt;pubmed&gt; 10627581 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。またシナプス前終末内の[[カルシウム結合タンパク質]] [[カルレチニン]]の発現が増加して、シナプスの短期可塑性に影響を与える&lt;ref name=ref37&gt;&lt;pubmed&gt; 15355314 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　さらに、シナプス小胞の回収・充填機構でも生後発達変化が生じる。生後7日齢ではCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性エンドサイトーシスに[[カルモジュリン]]が関与するが&lt;ref name=ref38&gt;&lt;pubmed&gt; 19633667 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、生後14日齢ではカルモジュリンは関与しなくなり、より低親和性のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーによる機構に置換される&lt;ref name=ref28/&gt;。また小胞型グルタミン酸トランスポーターVGluT1の発現が増加して&lt;ref name=ref29/&gt;、小胞へのグルタミン酸充填が加速される&lt;ref name=ref30/&gt;。<br /> <br /> 　一方、シナプス後細胞においては、NMDA型グルタミン酸受容体の発現がシナプス入力依存的に減少し&lt;ref name=ref39&gt;&lt;pubmed&gt; 11331363 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後電流は主としてAMPA型グルタミン酸受容体によって担われるようになる。またAMPA型グルタミン酸受容体サブタイプのうち[[GluA1]]が減少し、開閉キネティクスの速いGluA4の比率が上昇する&lt;ref name=ref22/&gt;。また単一シナプス小胞の伝達物質によって生じる微小シナプス電流の振幅も増大する&lt;ref name=ref23/&gt;。これらの生後発達変化はいずれも高速・高信頼性のシナプス伝達の達成に向けられている。<br /> <br /> === シナプス伝達の調節機構 ===<br /> ==== 伝達物質放出の修飾 ====<br /> 　シナプス前終末には、[[代謝活性型グルタミン酸受容体]]、代謝型[[GABAB受容体|GABA&lt;sub&gt;B&lt;/sub&gt;受容体]]、[[アデノシン]][[A1受容体]]、[[ノルアドレナリン]][[α2受容体]]、[[カンナビノイド]][[CB1受容体]]、[[セロトニン]][[5-HT1B受容体|5-HT&lt;sub&gt;1B&lt;/sub&gt;受容体]]が存在する。これら[[Gタンパク質共役型受容体]]の活性化によって、[[三量体Gタンパク質]]から解離された&amp;beta;&amp;gamma;サブユニットは、電位依存性カルシウムチャネルに結合しCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流を抑制し、これによって伝達物質放出を抑制する&lt;ref name=ref40&gt;'''Tomoyuki Takahashi, Yoshinao Kajikawa, Masahiro Kimura, Naoto Saitoh, Tetsuhiro Tsujimoto'''&lt;br&gt; Presynaptic mechanism underlying regulation of transmitter release by G protein coupled receptors.&lt;br&gt;''Korean J. Physiol. Pharmacol. '' :2004, 8(2):69-76.&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref41&gt;&lt;pubmed&gt; 17067296 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このGタンパク質を介したシナプス伝達の抑制は、萼状シナプスにおけるシナプス前性の主要なシナプス伝達調節機構である。Gタンパク質共役受容体のうち、セロトニン5H-T&lt;sub&gt;1B&lt;/sub&gt;受容体、アデノシンA1受容体は生後2週齢までに消失するが、代謝活性型グルタミン酸受容体、GABA&lt;sub&gt;B&lt;/sub&gt;受容体を介した抑制は、生後発達を通じて存続する。しかし、これらの代謝活性型受容体のリガンドの由来は必ずしも明らかでない。<br /> <br /> 　[[シナプス前終末]]の膜電位は伝達物質の放出に影響を与える。シナプス前終末に発現するシナプス前終末[[グリシン受容体]]の開口&lt;ref name=ref42&gt;&lt;pubmed&gt; 11385573 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;やカリウムチャネル[[Kv7.5]]の不活化&lt;ref name=ref43&gt;&lt;pubmed&gt; 21666672 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;は[[膜電位]]を上昇させる（シナプス前終末内部のCl&lt;sup&gt;-&lt;/sup&gt;濃度は約20 mMと細胞体に比べて高く&lt;ref name=ref56&gt;&lt;pubmed&gt; 17079672 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;Cl&lt;sup&gt;-&lt;/sup&gt;平衡電位が静止膜電位より浅いため、グリシン受容体の開口はCl&lt;sup&gt;-&lt;/sup&gt;の細胞外への流出をもたらす）。この活動電位の閾値には到達しない膜電位上昇は、電位依存性カルシウムチャネルの[[開口確率]]を増大させ、前終末内のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇につながる。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇は[[自発性微小シナプス電流]]の頻度を増加させるとともに、活動電位によって誘発される小胞の放出を促進させる&lt;ref name=ref44&gt;&lt;pubmed&gt; 19403620 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　また、シナプス前終末の[[タンパク質リン酸化酵素A]]の活性化は[[EPAC]]を介してシナプス小胞の[[放出確率]]と即時[[放出可能プール]]サイズを共に増加させて、シナプス伝達を増強する&lt;ref name=ref45&gt;&lt;pubmed&gt; 15175390 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。さらに[[タンパク質リン酸化酵素C]]は[[小胞Ca2+センサー|小胞Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサー]]のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;感受性を増加して、高頻度刺激後のシナプス伝達増強をもたらす&lt;ref name=ref46&gt;&lt;pubmed&gt; 17884983 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==== エンドサイトーシスの修飾 ====<br /> 　開口放出とエンドサイトーシスのバランスは、シナプス伝達の維持に重要である。高頻度でシナプス伝達が起きると、シナプス前終末のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇しエンドサイトーシスが亢進する&lt;ref name=ref27 /&gt;。またシナプス後細胞では、[[NMDA型グルタミン酸受容体]]を介したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入によってNOSの活性化が誘導され[[一酸化窒素]]が合成される。一酸化窒素は拡散し[[逆行性シグナル]]としてシナプス前終末に入り、前終末の[[可溶性グアニル酸シクラーゼ]]を活性化する。以下、シナプス前終末内[[cGMP]]濃度の上昇→[[タンパク質リン酸化酵素G]] (PKG)の活性化→[[RhoA]]の活性→[[Rhoキナーゼ]]の活性化→[[PIP2|PIP&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;]]の産生というカスケードを経て、エンドサイトーシスを加速する&lt;ref name=ref47&gt;&lt;pubmed&gt; 22578503 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref48&gt;&lt;pubmed&gt; 23864695 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==== シナプス伝達の短期可塑性 ====<br /> 　シナプスでは、連続する複数の入力を受ける際、2番目以降のシナプス応答が初回の応答に比べて増強（促通）または減弱（[[抑圧]]）する[[短期可塑性]]が生じる。[[シナプス促通]]と抑圧を担う分子機構は独立かつ共存しており、いずれが優勢となるかは種々の条件によって異なる。<br /> <br /> 　Held萼状シナプスにおける短期抑圧の主な要因は、[[放出可能プール]]の枯渇、シナプス前終末カルシウムチャネルの不活性化&lt;ref name=ref49&gt;&lt;pubmed&gt; 9581770 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後細胞のAMPA型グルタミン酸受容体の[[脱感作]]&lt;ref name=ref9/&gt;&lt;ref name=ref20/&gt;である。聴覚獲得前の萼状シナプス前終末は、放出確率が高く、放出可能プールが小さく&lt;ref name=ref35/&gt;、またシナプス小胞の補充再利用も遅いため、短期抑圧を示す。聴覚獲得前の萼状シナプスにおける[[カルシウム]]チャネルの不活性化は、カルモジュリンによって誘導されるが、カルモジュリンの役割は生後発達と共に減弱する&lt;ref name=ref50&gt;&lt;pubmed&gt; 18238813 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。AMPA型グルタミン酸受容体の脱感作は高頻度入力の場合に重要となる&lt;ref name=ref20/&gt;。<br /> <br /> 　シナプス促通は、初回の活動電位によって流入したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が原因となって生じる。[[シナプス前終末内]]に残存したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が2回目の活動電位によって流入するCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に加算され、小胞のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーはより高濃度のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を感知する。また残存Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;はカルシウムチャネルの開口速度を速めて&lt;ref name=ref51&gt;&lt;pubmed&gt; 9769416 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、[[シナプス促通]]をもたらす&lt;ref name=ref44/&gt;。生後発達に伴い[[放出確率]]が低下し[[放出可能プール]]が大きくなるため、聴覚獲得後の萼状シナプスでは、促通傾向が優勢になる。<br /> <br /> 　なお聴覚獲得前の萼状シナプスでは、連続高頻度刺激によってシナプス伝達の数分にわたる増強（[[postsynaptic potentiation]]; [[PTP]]）が誘発可能である&lt;ref name=ref52&gt;&lt;pubmed&gt; 15695246 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このメカニズムはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇によって活性化した[[PKC]]が小胞Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;感受性を高めることによる&lt;ref name=ref46/&gt;。<br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> *[[シナプス]]<br /> *[[興奮性シナプス]]<br /> *[[シナプス前終末]]<br /> *[[シナプス小胞]]<br /> *[[活動電位]]<br /> *[[放出可能プール]]<br /> *[[放出確率]]<br /> *[[開口放出]]<br /> *[[アクティブゾーン]]<br /> *[[カルシウムチャネル]]<br /> *[[カリウムチャネル]]<br /> *[[Gタンパク質共役型受容体]]<br /> *[[エンドサイトーシス]]<br /> *[[グルタミン酸受容体]]<br /> *[[イオンチャンネル型グルタミン酸受容体]]<br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> &lt;references/&gt;</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=Held%E8%90%BC%E7%8A%B6%E3%82%B7%E3%83%8A%E3%83%97%E3%82%B9&diff=36794 2016-10-03T03:08:01Z

<p>Yukihironakamura: 訳語決定経緯の追加</p> <hr /> <div>&lt;div align=&quot;right&quot;&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/yn1144 中村 行宏]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東京慈恵会医科大学薬理学講座''&lt;br&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/ttakahas 高橋 智幸]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''沖縄科学技術大学院大学細胞分子シナプス機能ユニット''&lt;br&gt;<br /> DOI：&lt;selfdoi /&gt;　原稿受付日：2016年3月22日　原稿完成日：2016年10月1日&lt;br&gt;<br /> 担当編集委員：[http://researchmap.jp/michisukeyuzaki 柚崎 通介]（慶應義塾大学 医学部生理学）&lt;br&gt;<br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> 英：calyx of Held　独：Held'schen Calyx　仏：calice de Held<br /> <br /> 同義語：Held杯状シナプス、Heldのカリックスシナプス<br /> <br /> {{box|text=　蝸牛神経核から伸長した軸索終末端が、対側台形体核の主細胞に形成する萼（がく、calyx、カリックス）状のシナプス。音入力を聴覚中枢へ高速かつ正確に伝達するため、前終末端が台形体核主細胞の細胞体を萼状に包み込み、興奮性神経伝達物質グルタミン酸を放出する。巨大なシナプス前終末をもつことから、シナプス前終末とシナプス後細胞からの同時パッチクランプ記録が可能であり、温血動物中枢シナプス伝達機構の研究上、格好のモデルとなっている。}}<br /> <br /> ==Held萼状シナプスとは==<br /> [[Image:CalyxFig1.png|thumb|350px|'''図1．Held萼状シナプス前終末からのパッチクランプ記録'''&lt;br&gt;（左）ラット脳幹スライス標本におけるシナプス前終末とシナプス後細胞(＝台形体核主細胞）からの同時パッチクランプ記録の例。画面中央円形の構造が台形体核主細胞の細胞体、その細胞体上部辺縁に位置する三日月形の構造がHeld萼状シナプスの前終末である。（右）パッチ電極より蛍光色素を注入し、萼状シナプス前終末の形態を可視化した顕微鏡写真。透過光像と重ね合わせてある。]]<br /> <br /> 　[[脳幹]]の[[蝸牛神経核]]から伸長した[[軸索]]終末端が、対側[[台形体核]]の主細胞に形成するカリックス（calyx、萼）状の[[シナプス]]。ドイツの解剖学者[[wikipedia:de:Hans Held (Mediziner)|Hans Held]]（1866-1942）が[[ゴルジ染色]]によって同定した&lt;ref name=ref1&gt;'''Hans von Held'''&lt;br&gt;Die zentrale Gehorleitung.&lt;br&gt;''Arch. Anat. Physiol. Anat. Abt. '' :1893, 17;201-248.&lt;/ref&gt;。[[聴覚]]神経回路を構成し、両耳間強度差による[[音源定位]]に重要な情報処理機能を果たしている。音入力を聴覚中枢へ高速かつ正確に伝達するため、前終末端が台形体核主細胞の細胞体を萼状に包み込み、入力信号に応じて多量の興奮性[[神経伝達物質]][[グルタミン酸]]を放出する。1994年、Forsytheはこの巨大[[シナプス前終末]]から[[パッチクランプ記録]]を行うことに成功した&lt;ref name=ref2&gt;&lt;pubmed&gt; 7837096 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。ついでシナプス前終末と台形体核主細胞からの同時パッチクランプ記録（図1）が可能になり、温血動物中枢シナプス伝達機構の研究上、格好のモデルとなっている&lt;ref name=ref3&gt;&lt;pubmed&gt; 16896951 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref4&gt;'''高橋 智幸, 堀 哲也, 中村 行宏, 山下 貴之'''&lt;br&gt;プレシナプス機構のスライスパッチクランプ研究法&lt;br&gt;岡田泰伸編 最新パッチクランプ実験技術法, pp.96-102. ''吉岡書店（東京）'':2011&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref5&gt;&lt;pubmed&gt; 22035348 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。なお、calyxは「萼（がく）」と「杯」の両方の和訳が可能であり、腎臓のcalyxのように腎杯と訳されることもある。しかし実際のcalyx of Held、特に成熟後の形態を考慮すると杯よりも花萼がふさわしく、本邦のcalyx of Heldの研究者間ではこの見解を支持する見方が多かったこともあり、本稿では一貫して「Held萼状シナプス」の和訳を用いた。<br /> <br /> ==構造==<br /> === 聴覚神経回路上での位置づけ===<br /> [[Image:CalyxFig3.png|thumb|350px|'''図2．齧歯類脳幹の聴覚神経回路図'''&lt;br&gt;音の振動は内耳の有毛細胞で電気信号に変換され、蝸牛神経を経て蝸牛神経核の細胞へ入力する。腹側蝸牛神経核の球形房状細胞は脳幹反対側の台形体核へ興奮性の投射を送る。この軸索終末がHeld萼状シナプスである。台形体核主細胞は抑制性の投射を上オリーブ核へ送る。上オリーブ核の細胞は台形体核から抑制性の入力、同側（図右側）の蝸牛神経核から興奮性の入力を受け、左右の耳からの入力が合一する。興奮性投射は赤、抑制性投射は青で示してある。矢印は信号の流れを示す。]]<br /> <br /> 　Held萼状シナプスの高速高信頼性伝達機能は、[[音源定位]]の目的に特化したものと考えられる。<br /> <br /> 　音の振動は内耳の[[有毛細胞]]で電気信号に変換され、蝸牛神経を経て[[蝸牛神経核]]へ入力する。[[腹側蝸牛神経核]]の細胞のうち、[[大型球形房状細胞]]（large spherical bushy cell）は低周波の音を検出し、両側の[[内側上オリーブ核]]に投射し、ここで両耳間時間差を検出する。一方、[[小型球形房状細胞]]（small spherical bushy cell）と[[球形房状細胞]]（globular bushy cell）は高周波の音を検出する。<br /> <br /> 　球形房状細胞（globular bushy cell）は[[脳幹]]反対側の[[台形体核]]へ興奮性の信号を送り、[[カリックスシナプス]]を介して台形体核主細胞に興奮性入力を与える。台形体核主細胞は[[抑制性]]投射を外側上オリーブ核へ送る（図2）。外側上オリーブ核は、同側（図2右側）の小型球形房状細胞から興奮性の入力を同時に受けることによって、両耳間の[[音圧]]差を検出し、高周波の[[音源定位]]に貢献する。同一の音源に由来する興奮性入力と抑制性入力を同時に感知するためには、同側の蝸牛神経核小型球形房状細胞からの興奮性入力と反対側の球形房状細胞－台形体核主細胞からの抑制性入力が時間差なしで[[外側上オリーブ核]]に到達する必要がある。実際、ネコやコウモリを用いた実験では同側興奮性入力と抑制性入力が数百マイクロ秒以下という極めて短い時間差で外側上オリーブ核へ到達することが示されているが&lt;ref name=ref53&gt;&lt;pubmed&gt; 9425196 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref54&gt;&lt;pubmed&gt; 9212244 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、その神経学的機構の詳細は明らかでない。<br /> <br /> === 発生 ===<br /> 　内側蝸牛神経核球形房状細胞の軸索は、[[Robo3]]によって[[脳幹]]対側への伸長が誘導され、[[EphB]]によって台形体核主細胞にターゲッティングされる&lt;ref name=ref6&gt;&lt;pubmed&gt; 21093567 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　齧歯類では、軸索末端が台形体核に到達してコンタクトを形成するのは胎生17日齢頃であり、この時点ですでにシナプスは台形体核神経細胞に[[活動電位]]を誘発する強度を有している&lt;ref name=ref7&gt;&lt;pubmed&gt; 20855433 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。生後1日齢までは樹状に分岐したシナプス前終末が台形体核主細胞の細胞体や[[樹状突起]]に接触しており、1つの台形体核主細胞には複数の軸索が投射している。特徴的な萼状シナプス前終末は、生後2～4日齢にかけて形成される。この期間に1つの主要な投射入力を残して他の入力線維は排除され、生後5日齢までにはシナプス前終末と台形体核主細胞の間に1:1対応が確立する&lt;ref name=ref8&gt;&lt;pubmed&gt; 16707803 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。しかし、一部の蝸牛神経細胞の軸索は分岐して複数の台形体核主細胞へ投射・支配することがあるため、蝸牛神経細胞と台形体核主細胞の関係は必ずしも1対1ではない。<br /> <br /> === 形態学的特徴 ===<br /> 　Held萼状シナプス前終末は、台形体核主細胞の[[細胞体]]に直接、シナプスを形成している。[[樹状突起]]を介さないこの軸索細胞体間結合は、樹状突起フィルタリングによる電気信号の減衰や遅延を排除することによって、高速高信頼性のシナプス伝達に寄与している。前終末は生後1週齢では匙状に広がりシナプス後細胞表面の約60%を覆っているが&lt;ref name=ref9&gt;&lt;pubmed&gt; 12495627 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、生後2～3週齢以降では、末端が分岐（fenestration）して、幹（stalk）の先端に多数の隆起部（swelling）が生じて台形体核主細胞を取り囲むようになる&lt;ref name=ref10&gt;&lt;pubmed&gt; 8423239 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　生後9～14日齢[[ラット]]の萼状シナプス前終末には450～1100個の[[アクティブゾーン]]が平均約600 nm間隔で存在している&lt;ref name=ref9 /&gt;&lt;ref name=ref11&gt;&lt;pubmed&gt; 12486149 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。アクティブゾーンは幹と隆起部どちらにも分布し、隆起部当たり平均6.8個存在する&lt;ref name=ref12&gt;&lt;pubmed&gt; 16399677 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。個々のアクティブゾーンは互いに独立してはたらくと考えられている。アクティブゾーンには1個当たり2～3個の[[シナプス小胞]]がドックしている様子が[[電子顕微鏡]]で観察されている&lt;ref name=ref9 /&gt;。また隆起部ではシナプス小胞が[[ミトコンドリア]]の周囲をドーナツ状に取り囲んでいる構造が観察されている&lt;ref name=ref12 /&gt;。シナプス小胞の直径は約45 nmで&lt;ref name=ref9 /&gt;、シナプス前終末当たりの総数は7万個にのぼる&lt;ref name=ref11 /&gt;。<br /> <br /> 　またシナプス前終末内は[[細胞骨格]]が発達しており、シナプスの形態的安定性と[[シナプス小胞]]の動態に関わっている。シナプスの周囲は[[アストロサイト]]と[[NG2グリア細胞]]に囲まれており、一部のNG2グリア細胞はHeld萼状シナプス前終末から直接シナプス入力を受ける&lt;ref name=ref13&gt;&lt;pubmed&gt; 19635853 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==機能 ==<br /> [[Image:CalyxFig2.png|thumb|240px|'''図3．シナプス前終末の活動電位、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流、シナプス後細胞（台形体核主細胞）の興奮性シナプス後電流の波形'''&lt;br&gt;聴覚獲得前生後7日齢（橙）と聴覚獲得後生後14日（青）Wistarラットの萼状シナプスからパッチクランプ法にて記録した。蝸牛神経核房状細胞の軸索を電気刺激することによって発生するシナプス前終末活動電位波形（上段）を、[[膜電位固定法]]における[[コマンド電圧]]として利用してシナプス前終末Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流を測定（中段）し、同時に発生する興奮性シナプス後電流（下段）を台形体核神経細胞から記録した。生後発達に伴う活動電位幅の短縮は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流の発生するタイミングを早めることによって、シナプス後電流の立ち上がりを早め、シナプス遅延の短縮に貢献する。]]<br /> <br /> 　萼状シナプスには、高速・高信頼性のシナプス伝達を行うための最適化が見られるが、シナプス伝達の基本的な分子機構は、他のシナプスと共通であると考えられている。シナプス伝達機構についての一般的な性質は本辞典の他項目に譲り、本項ではHeld萼状シナプスを標本として用いた研究で明らかとなった知見に絞って記述する。<br /> <br /> === シナプス前終末の活動電位 ===<br /> 　内側蝸牛神経核の房状細胞で発生した活動電位は、軸索を伝導してシナプス前終末端に到達する。[[電位依存性ナトリウムチャネル]]は、萼状シナプス前終末にはほとんど存在せず、前終末起始部に近接する[[ランヴィエ絞輪]]に局在しているため、活動電位はシナプス前終末へ受動的に伝播すると考えられている&lt;ref name=ref14&gt;&lt;pubmed&gt; 15814803 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。成熟[[齧歯動物]]のシナプス前終末の活動電位の振幅は約120 mV、半値幅は約0.2 ms であり&lt;ref name=ref15&gt;&lt;pubmed&gt; 11124994 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図3）、''in vivo''では1 KHzもの高頻度で発火する。<br /> <br /> 　活動電位は、[[電位依存性カリウムチャネル]]による修飾をうける。[[低電位活性型カリウムチャネル]]ファミリーの[[Kv1.1]]、[[Kv1.2]]は主として前終末起始部に発現し、活動電位の発火頻度を調節する&lt;ref name=ref16&gt;&lt;pubmed&gt; 12177193 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。[[高電位活性型カリウムチャネル]][[Kv3.1]]はシナプス前終末のシナプスの反対側の膜上に高密度で発現し、膜を[[再分極]]することによって活動電位の幅を短縮している&lt;ref name=ref17&gt;&lt;pubmed&gt; 14614103 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> === シナプス小胞の開口放出 ===<br /> 　活動電位によってシナプス前終末が[[脱分極]]すると[[電位依存性カルシウムチャネル]][[Cav2]]が開口し、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の流入が[[シナプス小胞]]の[[開口放出]]を誘導する。Cav2は[[アクティブゾーン]]内部でクラスター状に分布しており、シナプス小胞はチャネルクラスターの外縁に位置していると推定される&lt;ref name=ref18&gt;&lt;pubmed&gt; 25533484 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。チャネルクラスター近傍でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の一過性濃度上昇は急峻な濃度勾配（[[カルシウムドメイン]]）を形成するため、カルシウムチャネルクラスター外縁とシナプス小胞の距離は、[[開口放出]]の確率やタイミングを規定する。成熟した齧歯類のシナプス前終末ではカルシウムチャネルクラスター外縁とシナプス小胞の距離は約20 nmであり、この距離でCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は数十 &amp;mu;Mに達すると推定される&lt;ref name=ref18 /&gt;。<br /> <br /> 　萼状シナプスにおける主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーは[[シナプトタグミン2]]であり、シナプトタグミン2を欠損させた[[マウス]]では活動電位によって誘発される開口放出が著しく減少する&lt;ref name=ref19&gt;&lt;pubmed&gt; 21338883 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。通常、1発の活動電位に対する小胞の[[放出確率]]は0.1～0.2&lt;ref name=ref9 /&gt;&lt;ref name=ref20&gt;&lt;pubmed&gt; 18339695 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;である。放出された[[グルタミン酸]]は、シナプス間隙で数mMの濃度に達し&lt;ref name=ref21&gt;&lt;pubmed&gt; 23070699 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、台形体核主細胞の[[グルタミン酸受容体]]を活性化する。放出されたグルタミン酸は拡散によってシナプス間隙から流出し、次いでシナプス前終末を取り囲む[[アストロサイト]]の突起から[[グルタミン酸トランスポーター]]（GLAST）を介して回収される。<br /> <br /> === シナプス後細胞に発生するシナプス電流と活動電位 ===<br /> 　シナプス後細胞である台形体核主細胞の伝達物質受容体は[[AMPA型グルタミン酸受容体|AMPA型]]および[[NMDA型グルタミン酸受容体]]である。成熟した萼状シナプスでは、シナプス後電流は主としてAMPA型グルタミン酸受容体、なかでも速い開閉キネティクスを備えたflop型[[GluA4]]によって担われる&lt;ref name=ref22&gt;&lt;pubmed&gt; 15634782 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス小胞1個あたりのグルタミン酸によって30～50 pAの[[微小シナプス電流]]が発生し&lt;ref name=ref23&gt;&lt;pubmed&gt; 12736334 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、1発の活動電位によってシナプス前終末から100個以上のシナプス小胞が放出されるため&lt;ref name=ref24&gt;&lt;pubmed&gt; 8837774 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後電流の振幅は数nA～数十nAに達する。この電流量は活動電位の[[閾値]]を超える台形体核主細胞の脱分極を惹起するのに十分であり、シナプス前終末の1発の[[活動電位]]による伝達物質の放出によって台形体核主細胞に確実に活動電位が発生する。<br /> <br /> 　台形体核主細胞の細胞体に発現しているナトリウムチャネルは低密度なため、[[活動電位]]は軸索起始部で発生して細胞体に逆伝播する&lt;ref name=ref14 /&gt;。[[ナトリウムチャネル]]に加えて軸索起始部には電位依存性[[カリウムチャネル]]Kv1.1/Kv1.2が発現しており、活動電位の閾値と振幅を制御するとともに、1回の興奮性シナプス電位によって複数の活動電位が発生するのを防いでいる&lt;ref name=ref16 /&gt;。台形体核主細胞のKv2およびKv3.1は、活動電位の幅を調節することによって高頻度発火を可能にしている&lt;ref name=ref25&gt;&lt;pubmed&gt; 9547392 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> === シナプス小胞の回収と伝達物質充填、再利用 ===<br /> 　伝達物質を開口放出したシナプス小胞は、[[エンドサイトーシス]]によってシナプス前終末に回収される。エンドサイトーシスは、[[GTP]]の[[wikipedia:ja:加水分解|加水分解]]を伴う[[ダイナミン]]の活性によって担われる&lt;ref name=ref26&gt;&lt;pubmed&gt; 15637282 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。エンドサイトーシスの速度はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的に調節され、高頻度発火によってシナプス前終末のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇すると亢進し、実験的に[[カルシウムキレート剤]]をシナプス前終末に注入すると抑制される&lt;ref name=ref27&gt;&lt;pubmed&gt; 19640480 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref28&gt;&lt;pubmed&gt; 20562869 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。エンドサイトーシスの後、シナプス小胞は[[液胞型プロトンATPase]]よって酸性化される。形成されたプロトンの濃度勾配を利用して[[小胞型グルタミン酸トランスポーター]]がシナプス小胞にグルタミン酸を充填する。萼状シナプスには、小胞型グルタミン酸トランスポーターの[[VGluT1|VGluT&lt;sub&gt;1&lt;/sub&gt;]]と[[VGluT2|VGluT&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;]]が発現しているが&lt;ref name=ref29&gt;&lt;pubmed&gt; 15911123 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、両者が同一のシナプス小胞上に共存しているのか、別々の小胞上に発現しているのかは明らかでない。グルタミン酸取り込みの時定数（&amp;tau;）は生理的温度で7秒であり、小胞が完全に充填されるには数十秒を必要とする&lt;ref name=ref30&gt;&lt;pubmed&gt; 23141063 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス小胞は再利用のためアクティブゾーンへ輸送される。この過程には[[細胞骨格]]が関与すると考えられており、[[アクチン]]のターンオーバー&lt;ref name=ref31&gt;&lt;pubmed&gt; 12574412 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;や[[インターセクチン]]の発現&lt;ref name=ref32&gt;&lt;pubmed&gt; 23633571 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;を阻害するとシナプス小胞の補充が遅れる。<br /> <br /> === 聴覚の獲得に伴うHeld萼状シナプスの生後発達変化 ===<br /> 　マウスおよび[[ラット]]では生後12日齢頃に聴覚機能が完成するが、この時期にHeld萼状シナプス伝達の性質が変化することが知られている。<br /> <br /> 　例えば、シナプス前終末における[[カリウムチャネル]]の発現増加と活性化速度の上昇によって、シナプス前終末の活動電位幅が短縮し（図3）、高頻度での活動電位発生が可能となる&lt;ref name=ref33&gt;&lt;pubmed&gt; 23633571 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。活動電位幅の短縮はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入のタイミングを早めシナプス応答の立ち上がりを早くするが、一方でカルシウムチャネルの開口数の減少と開口時間の短縮をもたらし、シナプス前末端へのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入量の減少によって小胞放出確率を低下させる。しかし、この[[放出確率]]の減少は、生後発達に伴って[[Ca2+センサー|Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサー]]がカルシウムチャネルクラスターに接近して、より高濃度のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を感知することによって部分的に補償される&lt;ref name=ref18/&gt;&lt;ref name=ref34&gt;&lt;pubmed&gt; 15843616 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス強度は、更に[[アクティブゾーン]]の個数&lt;ref name=ref9/&gt;と[[即時放出可能プール]]サイズが増大することによって維持される&lt;ref name=ref35&gt;&lt;pubmed&gt; 11483715 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。放出確率の減少と放出可能プールの増大は、1回のシナプス伝達で消費されるシナプス小胞の割合を低く抑え、高頻度でのシナプス伝達の持続を可能とする。<br /> <br /> 　聴覚獲得時期前後でシナプス小胞の開口放出を担う電位依存性[[カルシウムチャネル]]サブタイプの構成にも変化が生じる。生後7日齢シナプス前終末では[[Cav2.1]]（[[P/Q型カルシウムチャネル|P/Q型]]）、[[Cav2.2]]（[[N型カルシウムチャネル|N型]]）、[[Cav2.3]]（[[R型カルシウムチャネル|R型]]）が共存してシナプス伝達を担っているが、生後2週齢までにCav2.2とCav2.3は消失しCav2.1だけが残る&lt;ref name=ref36&gt;&lt;pubmed&gt; 10627581 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。またシナプス前終末内の[[カルシウム結合タンパク質]] [[カルレチニン]]の発現が増加して、シナプスの短期可塑性に影響を与える&lt;ref name=ref37&gt;&lt;pubmed&gt; 15355314 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　さらに、シナプス小胞の回収・充填機構でも生後発達変化が生じる。生後7日齢ではCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性エンドサイトーシスに[[カルモジュリン]]が関与するが&lt;ref name=ref38&gt;&lt;pubmed&gt; 19633667 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、生後14日齢ではカルモジュリンは関与しなくなり、より低親和性のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーによる機構に置換される&lt;ref name=ref28/&gt;。また小胞型グルタミン酸トランスポーターVGluT1の発現が増加して&lt;ref name=ref29/&gt;、小胞へのグルタミン酸充填が加速される&lt;ref name=ref30/&gt;。<br /> <br /> 　一方、シナプス後細胞においては、NMDA型グルタミン酸受容体の発現がシナプス入力依存的に減少し&lt;ref name=ref39&gt;&lt;pubmed&gt; 11331363 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後電流は主としてAMPA型グルタミン酸受容体によって担われるようになる。またAMPA型グルタミン酸受容体サブタイプのうち[[GluA1]]が減少し、開閉キネティクスの速いGluA4の比率が上昇する&lt;ref name=ref22/&gt;。また単一シナプス小胞の伝達物質によって生じる微小シナプス電流の振幅も増大する&lt;ref name=ref23/&gt;。これらの生後発達変化はいずれも高速・高信頼性のシナプス伝達の達成に向けられている。<br /> <br /> === シナプス伝達の調節機構 ===<br /> ==== 伝達物質放出の修飾 ====<br /> 　シナプス前終末には、[[代謝活性型グルタミン酸受容体]]、代謝型[[GABAB受容体|GABA&lt;sub&gt;B&lt;/sub&gt;受容体]]、[[アデノシン]][[A1受容体]]、[[ノルアドレナリン]][[α2受容体]]、[[カンナビノイド]][[CB1受容体]]、[[セロトニン]][[5-HT1B受容体|5-HT&lt;sub&gt;1B&lt;/sub&gt;受容体]]が存在する。これら[[Gタンパク質共役型受容体]]の活性化によって、[[三量体Gタンパク質]]から解離された&amp;beta;&amp;gamma;サブユニットは、電位依存性カルシウムチャネルに結合しCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流を抑制し、これによって伝達物質放出を抑制する&lt;ref name=ref40&gt;'''Tomoyuki Takahashi, Yoshinao Kajikawa, Masahiro Kimura, Naoto Saitoh, Tetsuhiro Tsujimoto'''&lt;br&gt; Presynaptic mechanism underlying regulation of transmitter release by G protein coupled receptors.&lt;br&gt;''Korean J. Physiol. Pharmacol. '' :2004, 8(2):69-76.&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref41&gt;&lt;pubmed&gt; 17067296 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このGタンパク質を介したシナプス伝達の抑制は、萼状シナプスにおけるシナプス前性の主要なシナプス伝達調節機構である。Gタンパク質共役受容体のうち、セロトニン5H-T&lt;sub&gt;1B&lt;/sub&gt;受容体、アデノシンA1受容体は生後2週齢までに消失するが、代謝活性型グルタミン酸受容体、GABA&lt;sub&gt;B&lt;/sub&gt;受容体を介した抑制は、生後発達を通じて存続する。しかし、これらの代謝活性型受容体のリガンドの由来は必ずしも明らかでない。<br /> <br /> 　[[シナプス前終末]]の膜電位は伝達物質の放出に影響を与える。シナプス前終末に発現するシナプス前終末[[グリシン受容体]]の開口&lt;ref name=ref42&gt;&lt;pubmed&gt; 11385573 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;やカリウムチャネル[[Kv7.5]]の不活化&lt;ref name=ref43&gt;&lt;pubmed&gt; 21666672 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;は[[膜電位]]を上昇させる（シナプス前終末内部のCl&lt;sup&gt;-&lt;/sup&gt;濃度は約20 mMと細胞体に比べて高く&lt;ref name=ref56&gt;&lt;pubmed&gt; 17079672 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;Cl&lt;sup&gt;-&lt;/sup&gt;平衡電位が静止膜電位より浅いため、グリシン受容体の開口はCl&lt;sup&gt;-&lt;/sup&gt;の細胞外への流出をもたらす）。この活動電位の閾値には到達しない膜電位上昇は、電位依存性カルシウムチャネルの[[開口確率]]を増大させ、前終末内のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇につながる。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇は[[自発性微小シナプス電流]]の頻度を増加させるとともに、活動電位によって誘発される小胞の放出を促進させる&lt;ref name=ref44&gt;&lt;pubmed&gt; 19403620 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　また、シナプス前終末の[[タンパク質リン酸化酵素A]]の活性化は[[EPAC]]を介してシナプス小胞の[[放出確率]]と即時[[放出可能プール]]サイズを共に増加させて、シナプス伝達を増強する&lt;ref name=ref45&gt;&lt;pubmed&gt; 15175390 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。さらに[[タンパク質リン酸化酵素C]]は[[小胞Ca2+センサー|小胞Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサー]]のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;感受性を増加して、高頻度刺激後のシナプス伝達増強をもたらす&lt;ref name=ref46&gt;&lt;pubmed&gt; 17884983 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==== エンドサイトーシスの修飾 ====<br /> 　開口放出とエンドサイトーシスのバランスは、シナプス伝達の維持に重要である。高頻度でシナプス伝達が起きると、シナプス前終末のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇しエンドサイトーシスが亢進する&lt;ref name=ref27 /&gt;。またシナプス後細胞では、[[NMDA型グルタミン酸受容体]]を介したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入によってNOSの活性化が誘導され[[一酸化窒素]]が合成される。一酸化窒素は拡散し[[逆行性シグナル]]としてシナプス前終末に入り、前終末の[[可溶性グアニル酸シクラーゼ]]を活性化する。以下、シナプス前終末内[[cGMP]]濃度の上昇→[[タンパク質リン酸化酵素G]] (PKG)の活性化→[[RhoA]]の活性→[[Rhoキナーゼ]]の活性化→[[PIP2|PIP&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;]]の産生というカスケードを経て、エンドサイトーシスを加速する&lt;ref name=ref47&gt;&lt;pubmed&gt; 22578503 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref48&gt;&lt;pubmed&gt; 23864695 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==== シナプス伝達の短期可塑性 ====<br /> 　シナプスでは、連続する複数の入力を受ける際、2番目以降のシナプス応答が初回の応答に比べて増強（促通）または減弱（[[抑圧]]）する[[短期可塑性]]が生じる。[[シナプス促通]]と抑圧を担う分子機構は独立かつ共存しており、いずれが優勢となるかは種々の条件によって異なる。<br /> <br /> 　Held萼状シナプスにおける短期抑圧の主な要因は、[[放出可能プール]]の枯渇、シナプス前終末カルシウムチャネルの不活性化&lt;ref name=ref49&gt;&lt;pubmed&gt; 9581770 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後細胞のAMPA型グルタミン酸受容体の[[脱感作]]&lt;ref name=ref9/&gt;&lt;ref name=ref20/&gt;である。聴覚獲得前の萼状シナプス前終末は、放出確率が高く、放出可能プールが小さく&lt;ref name=ref35/&gt;、またシナプス小胞の補充再利用も遅いため、短期抑圧を示す。聴覚獲得前の萼状シナプスにおける[[カルシウム]]チャネルの不活性化は、カルモジュリンによって誘導されるが、カルモジュリンの役割は生後発達と共に減弱する&lt;ref name=ref50&gt;&lt;pubmed&gt; 18238813 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。AMPA型グルタミン酸受容体の脱感作は高頻度入力の場合に重要となる&lt;ref name=ref20/&gt;。<br /> <br /> 　シナプス促通は、初回の活動電位によって流入したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が原因となって生じる。[[シナプス前終末内]]に残存したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が2回目の活動電位によって流入するCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に加算され、小胞のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーはより高濃度のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を感知する。また残存Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;はカルシウムチャネルの開口速度を速めて&lt;ref name=ref51&gt;&lt;pubmed&gt; 9769416 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、[[シナプス促通]]をもたらす&lt;ref name=ref44/&gt;。生後発達に伴い[[放出確率]]が低下し[[放出可能プール]]が大きくなるため、聴覚獲得後の萼状シナプスでは、促通傾向が優勢になる。<br /> <br /> 　なお聴覚獲得前の萼状シナプスでは、連続高頻度刺激によってシナプス伝達の数分にわたる増強（[[postsynaptic potentiation]]; [[PTP]]）が誘発可能である&lt;ref name=ref52&gt;&lt;pubmed&gt; 15695246 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このメカニズムはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇によって活性化した[[PKC]]が小胞Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;感受性を高めることによる&lt;ref name=ref46/&gt;。<br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> *[[シナプス]]<br /> *[[興奮性シナプス]]<br /> *[[シナプス前終末]]<br /> *[[シナプス小胞]]<br /> *[[活動電位]]<br /> *[[放出可能プール]]<br /> *[[放出確率]]<br /> *[[開口放出]]<br /> *[[アクティブゾーン]]<br /> *[[カルシウムチャネル]]<br /> *[[カリウムチャネル]]<br /> *[[Gタンパク質共役型受容体]]<br /> *[[エンドサイトーシス]]<br /> *[[グルタミン酸受容体]]<br /> *[[イオンチャンネル型グルタミン酸受容体]]<br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> &lt;references/&gt;</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%83%88%E3%83%BC%E3%82%AF:Held%E8%90%BC%E7%8A%B6%E3%82%B7%E3%83%8A%E3%83%97%E3%82%B9&diff=36766 2016-09-28T02:32:36Z

<p>Yukihironakamura: /* Calyxの訳語について */ 新しい節</p> <hr /> <div>分かり易く良くまとまっていると思います。マイナーな点ですが以下の点についてご検討いただけると幸いです。<br /> <br /> １．「Calyx」の訳として「萼（がく）状」という言葉を使われています。ただ、この漢字は馴染みがなく難読だろうと思います。また医学分野ではCalyxは通常「杯状」と訳しています。例えばkidney calyx（腎杯）など。私はタイトルは「[[Held杯状シナプス]]」が良いように思います。一方、本文中では「Held萼状[[シナプス]]」「カリックスシナプス」「Heldカリックスシナプス」などの用語が混在しています。これについては統一して下さい。<br /> <br /> ２．「後細胞」「シナプス後細胞」「後シナプス細胞」の用語が混在しています。「シナプス後細胞」で統一して下さい。<br /> <br /> ３．「台形体核主細胞」「台形体核神経細胞」も混在しています。どちらかで統一して下さい。また、上記２の「シナプス後細胞」は、意味としては「台形体核神経細胞」と同じものを指していますので、できるだけ統一した言い方でお願いします。<br /> <br /> ４．音源定位ですが、初出の場所で「両耳間強度差による音源定位」と断っておいた方が良いように思います。<br /> <br /> ５．図２ですが、ventral cochlear nucleusは内側[[蝸牛神経]]核ではなく、腹側[[蝸牛]]神経核の方が適切かと思います。<br /> <br /> ６．「同一の音源に由来する[[興奮性]]入力と[[抑制性]]入力を同時に感知するためには、同側の蝸牛神経核小型球形房状細胞からの興奮性入力と反対側の球形房状細胞－台形体核神経細胞からの抑制性入力が時間差なしで外側上オリーブ核に到達する必要がある。」とありますが、いくら高速かつ正確な伝達系とはいってもシナプスを1個余分にはさんで、かつ対側から遠い距離を伝導してきた入力が「時間差なし」に到達できるとは思えないのですが、どうなのでしょうか？<br /> <br /> ７．「しかし、一部の蝸牛神経細胞の[[軸索]]は枝分かれして別の台形体核主細胞にも投射するため、蝸牛神経細胞と台形体核の関係は必ずしも1対1ではない。」とあります。これは複数本の蝸牛神経細胞軸索を受ける台形体核があるという意味でしょうか？それとも1本の蝸牛神経細胞軸索は分枝して複数の台形体核を支配することがある、という意味でしょうか？この辺りをもう少し明確に書いていただけると有り難いです。<br /> <br /> ８．「高速かつ正確な伝達系」であるためには、大量に放出された[[グルタミン酸]]の除去が極めて重要になると思います。[[アストロサイト]]（およびその膜状に発現する[[グルタミン酸トランスポーター]]）との位置関係はどうなっているのでしょうか？[[小脳]]登上線維のように完全にシナプスの周りをアストロサイトが取り巻いているのでしょうか？どのトランスポーターがどの辺りに発現しているのでしょうか？もし可能なら少し記述していただければと思います。<br /> <br /> ９．「[[シナプス前終末]]に発現する[[グリシン受容体]]の開口や[[カリウムチャネル]]Kv7.5の不活化は膜電位を上昇させる。」とありますが、これはCl[[イオン]]の平衡電位が静止膜電位より浅いということでしょうか？<br /> <br /> --[[利用者:Myuzaki|Myuzaki]] ([[利用者・トーク:Myuzaki|トーク]]) 2016年6月10日 (金) 21:47 (JST)柚崎<br /> <br /> == Calyxの訳語について ==<br /> <br /> これまでcalyx of Heldをあえて訳するようなケースがあまりなかったため、「calyx」をどのように和訳するのが悩ましいところです。直訳では[[植物]]の花を構成する「萼（がく）」ですが、kidney calyxが腎杯と訳されてるように「杯」と訳される場合もあります。Calyx of Heldは、生後10日齢頃までは「杯」と呼ぶにふさわしいカップ状の形態をとりますが、生後2週齢以降は顕著なfenestrationが起き成熟したシナプスは「杯」という漢字からの[[連想]]とは異なる形態となります。実験者の実感では「杯」の字当てはめるのは抵抗があり「萼」がふさわしいと考えます。従ってあえて和訳するのなら「Held萼状シナプス」であり、常用漢字を用いるという本辞典の規則を厳密に適用するなら「Heldがく状シナプス」になるかと思います。本邦でcalyx of Heldの研究に従事する数名の研究者に直接話を伺ったところ、感覚としては萼の方がしっくりくるという意見が多数派でした。また中国人研究者によれば中国語では「萼状突触」と訳されるそうです。従って、リバイスでは「Held萼状シナプス」に統一し、頻出する箇所ではしつこい繰り返しを避けるために単に「萼状シナプス」と記すよう修正しました。しかし「萼状」と「がく状」のどちらもがしっくりこないのであれば、英語音のカタカナ表記で「Heldカリックスシナプス」のままでもよいと思います。本辞典での訳が、今後広く使われいく可能性があると思われますので、編集委員会でもご検討いただければ幸いです。</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=Held%E8%90%BC%E7%8A%B6%E3%82%B7%E3%83%8A%E3%83%97%E3%82%B9&diff=36765 2016-09-28T02:05:05Z

<p>Yukihironakamura: </p> <hr /> <div>&lt;div align=&quot;right&quot;&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/yn1144 中村 行宏]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東京慈恵会医科大学薬理学講座''&lt;br&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/ttakahas 高橋 智幸]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''沖縄科学技術大学院大学細胞分子シナプス機能ユニット''&lt;br&gt;<br /> 担当編集委員：[http://researchmap.jp/michisukeyuzaki 柚崎 通介]（慶應義塾大学 医学部生理学）&lt;br&gt;<br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> 英：calyx of Held　独：Held'schen Calyx　仏：calice de Held<br /> <br /> 同義語：Held杯状シナプス、Heldのカリックスシナプス<br /> <br /> {{box|text=　蝸牛神経核から伸長した軸索終末端が、対側台形体核の主細胞に形成する萼（がく、calyx、カリックス）状のシナプス。音入力を聴覚中枢へ高速かつ正確に伝達するため、前終末端が台形体核主細胞の細胞体を萼状に包み込み、興奮性神経伝達物質グルタミン酸を放出する。巨大なシナプス前終末をもつことから、シナプス前終末とシナプス後細胞からの同時パッチクランプ記録が可能であり、温血動物中枢シナプス伝達機構の研究上、格好のモデルとなっている。}}<br /> <br /> ==Held萼状シナプスとは==<br /> [[Image:CalyxFig1.png|thumb|350px|'''図1．Held萼状シナプス前終末からのパッチクランプ記録'''&lt;br&gt;（左）ラット脳幹スライス標本におけるシナプス前終末とシナプス後細胞(＝台形体核主細胞）からの同時パッチクランプ記録の例。画面中央円形の構造が台形体核主細胞の細胞体、その細胞体上部辺縁に位置する三日月形の構造がHeld萼状シナプスの前終末である。（右）パッチ電極より蛍光色素を注入し、萼状シナプス前終末の形態を可視化した顕微鏡写真。透過光像と重ね合わせてある。]]<br /> <br /> 　[[脳幹]]の[[蝸牛神経核]]から伸長した[[軸索]]終末端が、対側[[台形体核]]の主細胞に形成するカリックス（calyx、萼）状の[[シナプス]]。ドイツの解剖学者[[wikipedia:de:Hans Held (Mediziner)|Hans Held]]（1866-1942）が[[ゴルジ染色]]によって同定した&lt;ref name=ref1&gt;'''Hans von Held'''&lt;br&gt;Die zentrale Gehorleitung.&lt;br&gt;''Arch. Anat. Physiol. Anat. Abt. '' :1893, 17;201-248.&lt;/ref&gt;。[[聴覚]]神経回路を構成し、両耳間強度差による[[音源定位]]に重要な情報処理機能を果たしている。音入力を聴覚中枢へ高速かつ正確に伝達するため、前終末端が台形体核主細胞の細胞体を萼状に包み込み、入力信号に応じて多量の興奮性[[神経伝達物質]][[グルタミン酸]]を放出する。1994年、Forsytheはこの巨大[[シナプス前終末]]から[[パッチクランプ記録]]を行うことに成功した&lt;ref name=ref2&gt;&lt;pubmed&gt; 7837096 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。ついでシナプス前終末と台形体核主細胞からの同時パッチクランプ記録（図1）が可能になり、温血動物中枢シナプス伝達機構の研究上、格好のモデルとなっている&lt;ref name=ref3&gt;&lt;pubmed&gt; 16896951 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref4&gt;'''高橋 智幸, 堀 哲也, 中村 行宏, 山下 貴之'''&lt;br&gt;プレシナプス機構のスライスパッチクランプ研究法&lt;br&gt;岡田泰伸編 最新パッチクランプ実験技術法, pp.96-102. ''吉岡書店（東京）'':2011&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref5&gt;&lt;pubmed&gt; 22035348 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==構造==<br /> === 聴覚神経回路上での位置づけ===<br /> [[Image:CalyxFig3.png|thumb|350px|'''図2．齧歯類脳幹の聴覚神経回路図'''&lt;br&gt;音の振動は内耳の有毛細胞で電気信号に変換され、蝸牛神経を経て蝸牛神経核の細胞へ入力する。腹側蝸牛神経核の球形房状細胞は脳幹反対側の台形体核へ興奮性の投射を送る。この軸索終末がHeld萼状シナプスである。台形体核主細胞は抑制性の投射を上オリーブ核へ送る。上オリーブ核の細胞は台形体核から抑制性の入力、同側（図右側）の蝸牛神経核から興奮性の入力を受け、左右の耳からの入力が合一する。興奮性投射は赤、抑制性投射は青で示してある。矢印は信号の流れを示す。]]<br /> <br /> 　Held萼状シナプスの高速高信頼性伝達機能は、[[音源定位]]の目的に特化したものと考えられる。<br /> <br /> 　音の振動は内耳の[[有毛細胞]]で電気信号に変換され、蝸牛神経を経て[[蝸牛神経核]]へ入力する。[[腹側蝸牛神経核]]の細胞のうち、[[大型球形房状細胞]]（large spherical bushy cell）は低周波の音を検出し、両側の[[内側上オリーブ核]]に投射し、ここで両耳間時間差を検出する。一方、[[小型球形房状細胞]]（small spherical bushy cell）と[[球形房状細胞]]（globular bushy cell）は高周波の音を検出する。<br /> <br /> 　球形房状細胞（globular bushy cell）は[[脳幹]]反対側の[[台形体核]]へ興奮性の信号を送り、[[カリックスシナプス]]を介して台形体核主細胞に興奮性入力を与える。台形体核主細胞は[[抑制性]]投射を外側上オリーブ核へ送る（図2）。外側上オリーブ核は、同側（図2右側）の小型球形房状細胞から興奮性の入力を同時に受けることによって、両耳間の[[音圧]]差を検出し、高周波の[[音源定位]]に貢献する。同一の音源に由来する興奮性入力と抑制性入力を同時に感知するためには、同側の蝸牛神経核小型球形房状細胞からの興奮性入力と反対側の球形房状細胞－台形体核主細胞からの抑制性入力が時間差なしで[[外側上オリーブ核]]に到達する必要がある。実際、ネコやコウモリを用いた実験では同側興奮性入力と抑制性入力が数百マイクロ秒以下という極めて短い時間差で外側上オリーブ核へ到達することが示されているが&lt;ref name=ref53&gt;&lt;pubmed&gt; 9425196 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref54&gt;&lt;pubmed&gt; 9212244 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、その神経学的機構の詳細は明らかでない。<br /> <br /> === 発生 ===<br /> 　内側蝸牛神経核球形房状細胞の軸索は、[[Robo3]]によって[[脳幹]]対側への伸長が誘導され、[[EphB]]によって台形体核主細胞にターゲッティングされる&lt;ref name=ref6&gt;&lt;pubmed&gt; 21093567 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　齧歯類では、軸索末端が台形体核に到達してコンタクトを形成するのは胎生17日齢頃であり、この時点ですでにシナプスは台形体核神経細胞に[[活動電位]]を誘発する強度を有している&lt;ref name=ref7&gt;&lt;pubmed&gt; 20855433 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。生後1日齢までは樹状に分岐したシナプス前終末が台形体核主細胞の細胞体や[[樹状突起]]に接触しており、1つの台形体核主細胞には複数の軸索が投射している。特徴的な萼状シナプス前終末は、生後2～4日齢にかけて形成される。この期間に1つの主要な投射入力を残して他の入力線維は排除され、生後5日齢までにはシナプス前終末と台形体核主細胞の間に1:1対応が確立する&lt;ref name=ref8&gt;&lt;pubmed&gt; 16707803 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。しかし、一部の蝸牛神経細胞の軸索は分岐して複数の台形体核主細胞へ投射・支配することがあるため、蝸牛神経細胞と台形体核主細胞の関係は必ずしも1対1ではない。<br /> <br /> === 形態学的特徴 ===<br /> 　Held萼状シナプス前終末は、台形体核主細胞の[[細胞体]]に直接、シナプスを形成している。[[樹状突起]]を介さないこの軸索細胞体間結合は、樹状突起フィルタリングによる電気信号の減衰や遅延を排除することによって、高速高信頼性のシナプス伝達に寄与している。前終末は生後1週齢では匙状に広がりシナプス後細胞表面の約60%を覆っているが&lt;ref name=ref9&gt;&lt;pubmed&gt; 12495627 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、生後2～3週齢以降では、末端が分岐（fenestration）して、幹（stalk）の先端に多数の隆起部（swelling）が生じて台形体核主細胞を取り囲むようになる&lt;ref name=ref10&gt;&lt;pubmed&gt; 8423239 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　生後9～14日齢[[ラット]]の萼状シナプス前終末には450～1100個の[[アクティブゾーン]]が平均約600 nm間隔で存在している&lt;ref name=ref9 /&gt;&lt;ref name=ref11&gt;&lt;pubmed&gt; 12486149 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。アクティブゾーンは幹と隆起部どちらにも分布し、隆起部当たり平均6.8個存在する&lt;ref name=ref12&gt;&lt;pubmed&gt; 16399677 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。個々のアクティブゾーンは互いに独立してはたらくと考えられている。アクティブゾーンには1個当たり2～3個の[[シナプス小胞]]がドックしている様子が[[電子顕微鏡]]で観察されている&lt;ref name=ref9 /&gt;。また隆起部ではシナプス小胞が[[ミトコンドリア]]の周囲をドーナツ状に取り囲んでいる構造が観察されている&lt;ref name=ref12 /&gt;。シナプス小胞の直径は約45 nmで&lt;ref name=ref9 /&gt;、シナプス前終末当たりの総数は7万個にのぼる&lt;ref name=ref11 /&gt;。<br /> <br /> 　またシナプス前終末内は[[細胞骨格]]が発達しており、シナプスの形態的安定性と[[シナプス小胞]]の動態に関わっている。シナプスの周囲は[[アストロサイト]]と[[NG2グリア細胞]]に囲まれており、一部のNG2グリア細胞はHeld萼状シナプス前終末から直接シナプス入力を受ける&lt;ref name=ref13&gt;&lt;pubmed&gt; 19635853 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==機能 ==<br /> [[Image:CalyxFig2.png|thumb|240px|'''図3．シナプス前終末の活動電位、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流、シナプス後細胞（台形体核主細胞）の興奮性シナプス後電流の波形'''&lt;br&gt;聴覚獲得前生後7日齢（橙）と聴覚獲得後生後14日（青）Wistarラットの萼状シナプスからパッチクランプ法にて記録した。蝸牛神経核房状細胞の軸索を電気刺激することによって発生するシナプス前終末活動電位波形（上段）を、[[膜電位固定法]]における[[コマンド電圧]]として利用してシナプス前終末Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流を測定（中段）し、同時に発生する興奮性シナプス後電流（下段）を台形体核神経細胞から記録した。生後発達に伴う活動電位幅の短縮は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流の発生するタイミングを早めることによって、シナプス後電流の立ち上がりを早め、シナプス遅延の短縮に貢献する。]]<br /> <br /> 　萼状シナプスには、高速・高信頼性のシナプス伝達を行うための最適化が見られるが、シナプス伝達の基本的な分子機構は、他のシナプスと共通であると考えられている。シナプス伝達機構についての一般的な性質は本辞典の他項目に譲り、本項ではHeld萼状シナプスを標本として用いた研究で明らかとなった知見に絞って記述する。<br /> <br /> === シナプス前終末の活動電位 ===<br /> 　内側蝸牛神経核の房状細胞で発生した活動電位は、軸索を伝導してシナプス前終末端に到達する。[[電位依存性ナトリウムチャネル]]は、萼状シナプス前終末にはほとんど存在せず、前終末起始部に近接する[[ランヴィエ絞輪]]に局在しているため、活動電位はシナプス前終末へ受動的に伝播すると考えられている&lt;ref name=ref14&gt;&lt;pubmed&gt; 15814803 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。成熟[[齧歯動物]]のシナプス前終末の活動電位の振幅は約120 mV、半値幅は約0.2 ms であり&lt;ref name=ref15&gt;&lt;pubmed&gt; 11124994 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図3）、''in vivo''では1 KHzもの高頻度で発火する。<br /> <br /> 　活動電位は、[[電位依存性カリウムチャネル]]による修飾をうける。[[低電位活性型カリウムチャネル]]ファミリーの[[Kv1.1]]、[[Kv1.2]]は主として前終末起始部に発現し、活動電位の発火頻度を調節する&lt;ref name=ref16&gt;&lt;pubmed&gt; 12177193 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。[[高電位活性型カリウムチャネル]][[Kv3.1]]はシナプス前終末のシナプスの反対側の膜上に高密度で発現し、膜を[[再分極]]することによって活動電位の幅を短縮している&lt;ref name=ref17&gt;&lt;pubmed&gt; 14614103 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> === シナプス小胞の開口放出 ===<br /> 　活動電位によってシナプス前終末が[[脱分極]]すると[[電位依存性カルシウムチャネル]][[Cav2]]が開口し、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の流入が[[シナプス小胞]]の[[開口放出]]を誘導する。Cav2は[[アクティブゾーン]]内部でクラスター状に分布しており、シナプス小胞はチャネルクラスターの外縁に位置していると推定される&lt;ref name=ref18&gt;&lt;pubmed&gt; 25533484 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。チャネルクラスター近傍でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の一過性濃度上昇は急峻な濃度勾配（[[カルシウムドメイン]]）を形成するため、カルシウムチャネルクラスター外縁とシナプス小胞の距離は、[[開口放出]]の確率やタイミングを規定する。成熟した齧歯類のシナプス前終末ではカルシウムチャネルクラスター外縁とシナプス小胞の距離は約20 nmであり、この距離でCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は数十 &amp;mu;Mに達すると推定される&lt;ref name=ref18 /&gt;。<br /> <br /> 　萼状シナプスにおける主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーは[[シナプトタグミン2]]であり、シナプトタグミン2を欠損させた[[マウス]]では活動電位によって誘発される開口放出が著しく減少する&lt;ref name=ref19&gt;&lt;pubmed&gt; 21338883 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。通常、1発の活動電位に対する小胞の[[放出確率]]は0.1～0.2&lt;ref name=ref9 /&gt;&lt;ref name=ref20&gt;&lt;pubmed&gt; 18339695 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;である。放出された[[グルタミン酸]]は、シナプス間隙で数mMの濃度に達し&lt;ref name=ref21&gt;&lt;pubmed&gt; 23070699 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、台形体核主細胞の[[グルタミン酸受容体]]を活性化する。放出されたグルタミン酸は拡散によってシナプス間隙から流出し、次いでシナプス前終末を取り囲む[[アストロサイト]]の突起から[[グルタミン酸トランスポーター]]（GLAST）を介して回収される。<br /> <br /> === シナプス後細胞に発生するシナプス電流と活動電位 ===<br /> 　シナプス後細胞である台形体核主細胞の伝達物質受容体は[[AMPA型グルタミン酸受容体|AMPA型]]および[[NMDA型グルタミン酸受容体]]である。成熟した萼状シナプスでは、シナプス後電流は主としてAMPA型グルタミン酸受容体、なかでも速い開閉キネティクスを備えたflop型[[GluA4]]によって担われる&lt;ref name=ref22&gt;&lt;pubmed&gt; 15634782 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス小胞1個あたりのグルタミン酸によって30～50 pAの[[微小シナプス電流]]が発生し&lt;ref name=ref23&gt;&lt;pubmed&gt; 12736334 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、1発の活動電位によってシナプス前終末から100個以上のシナプス小胞が放出されるため&lt;ref name=ref24&gt;&lt;pubmed&gt; 8837774 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後電流の振幅は数nA～数十nAに達する。この電流量は活動電位の[[閾値]]を超える台形体核主細胞の脱分極を惹起するのに十分であり、シナプス前終末の1発の[[活動電位]]による伝達物質の放出によって台形体核主細胞に確実に活動電位が発生する。<br /> <br /> 　台形体核主細胞の細胞体に発現しているナトリウムチャネルは低密度なため、[[活動電位]]は軸索起始部で発生して細胞体に逆伝播する&lt;ref name=ref14 /&gt;。[[ナトリウムチャネル]]に加えて軸索起始部には電位依存性[[カリウムチャネル]]Kv1.1/Kv1.2が発現しており、活動電位の閾値と振幅を制御するとともに、1回の興奮性シナプス電位によって複数の活動電位が発生するのを防いでいる&lt;ref name=ref16 /&gt;。台形体核主細胞のKv2およびKv3.1は、活動電位の幅を調節することによって高頻度発火を可能にしている&lt;ref name=ref25&gt;&lt;pubmed&gt; 9547392 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> === シナプス小胞の回収と伝達物質充填、再利用 ===<br /> 　伝達物質を開口放出したシナプス小胞は、[[エンドサイトーシス]]によってシナプス前終末に回収される。エンドサイトーシスは、[[GTP]]の[[wikipedia:ja:加水分解|加水分解]]を伴う[[ダイナミン]]の活性によって担われる&lt;ref name=ref26&gt;&lt;pubmed&gt; 15637282 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。エンドサイトーシスの速度はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的に調節され、高頻度発火によってシナプス前終末のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇すると亢進し、実験的に[[カルシウムキレート剤]]をシナプス前終末に注入すると抑制される&lt;ref name=ref27&gt;&lt;pubmed&gt; 19640480 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref28&gt;&lt;pubmed&gt; 20562869 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。エンドサイトーシスの後、シナプス小胞は[[液胞型プロトンATPase]]よって酸性化される。形成されたプロトンの濃度勾配を利用して[[小胞型グルタミン酸トランスポーター]]がシナプス小胞にグルタミン酸を充填する。萼状シナプスには、小胞型グルタミン酸トランスポーターの[[VGluT1|VGluT&lt;sub&gt;1&lt;/sub&gt;]]と[[VGluT2|VGluT&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;]]が発現しているが&lt;ref name=ref29&gt;&lt;pubmed&gt; 15911123 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、両者が同一のシナプス小胞上に共存しているのか、別々の小胞上に発現しているのかは明らかでない。グルタミン酸取り込みの時定数（&amp;tau;）は生理的温度で7秒であり、小胞が完全に充填されるには数十秒を必要とする&lt;ref name=ref30&gt;&lt;pubmed&gt; 23141063 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス小胞は再利用のためアクティブゾーンへ輸送される。この過程には[[細胞骨格]]が関与すると考えられており、[[アクチン]]のターンオーバー&lt;ref name=ref31&gt;&lt;pubmed&gt; 12574412 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;や[[インターセクチン]]の発現&lt;ref name=ref32&gt;&lt;pubmed&gt; 23633571 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;を阻害するとシナプス小胞の補充が遅れる。<br /> <br /> === 聴覚の獲得に伴うHeld萼状シナプスの生後発達変化 ===<br /> 　マウスおよび[[ラット]]では生後12日齢頃に聴覚機能が完成するが、この時期にHeld萼状シナプス伝達の性質が変化することが知られている。<br /> <br /> 　例えば、シナプス前終末における[[カリウムチャネル]]の発現増加と活性化速度の上昇によって、シナプス前終末の活動電位幅が短縮し（図3）、高頻度での活動電位発生が可能となる&lt;ref name=ref33&gt;&lt;pubmed&gt; 23633571 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。活動電位幅の短縮はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入のタイミングを早めシナプス応答の立ち上がりを早くするが、一方でカルシウムチャネルの開口数の減少と開口時間の短縮をもたらし、シナプス前末端へのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入量の減少によって小胞放出確率を低下させる。しかし、この[[放出確率]]の減少は、生後発達に伴って[[Ca2+センサー|Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサー]]がカルシウムチャネルクラスターに接近して、より高濃度のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を感知することによって部分的に補償される&lt;ref name=ref18/&gt;&lt;ref name=ref34&gt;&lt;pubmed&gt; 15843616 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス強度は、更に[[アクティブゾーン]]の個数&lt;ref name=ref9/&gt;と[[即時放出可能プール]]サイズが増大することによって維持される&lt;ref name=ref35&gt;&lt;pubmed&gt; 11483715 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。放出確率の減少と放出可能プールの増大は、1回のシナプス伝達で消費されるシナプス小胞の割合を低く抑え、高頻度でのシナプス伝達の持続を可能とする。<br /> <br /> 　聴覚獲得時期前後でシナプス小胞の開口放出を担う電位依存性[[カルシウムチャネル]]サブタイプの構成にも変化が生じる。生後7日齢シナプス前終末では[[Cav2.1]]（[[P/Q型カルシウムチャネル|P/Q型]]）、[[Cav2.2]]（[[N型カルシウムチャネル|N型]]）、[[Cav2.3]]（[[R型カルシウムチャネル|R型]]）が共存してシナプス伝達を担っているが、生後2週齢までにCav2.2とCav2.3は消失しCav2.1だけが残る&lt;ref name=ref36&gt;&lt;pubmed&gt; 10627581 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。またシナプス前終末内の[[カルシウム結合タンパク質]] [[カルレチニン]]の発現が増加して、シナプスの短期可塑性に影響を与える&lt;ref name=ref37&gt;&lt;pubmed&gt; 15355314 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　さらに、シナプス小胞の回収・充填機構でも生後発達変化が生じる。生後7日齢ではCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性エンドサイトーシスに[[カルモジュリン]]が関与するが&lt;ref name=ref38&gt;&lt;pubmed&gt; 19633667 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、生後14日齢ではカルモジュリンは関与しなくなり、より低親和性のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーによる機構に置換される&lt;ref name=ref28/&gt;。また小胞型グルタミン酸トランスポーターVGluT1の発現が増加して&lt;ref name=ref29/&gt;、小胞へのグルタミン酸充填が加速される&lt;ref name=ref30/&gt;。<br /> <br /> 　一方、シナプス後細胞においては、NMDA型グルタミン酸受容体の発現がシナプス入力依存的に減少し&lt;ref name=ref39&gt;&lt;pubmed&gt; 11331363 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後電流は主としてAMPA型グルタミン酸受容体によって担われるようになる。またAMPA型グルタミン酸受容体サブタイプのうち[[GluA1]]が減少し、開閉キネティクスの速いGluA4の比率が上昇する&lt;ref name=ref22/&gt;。また単一シナプス小胞の伝達物質によって生じる微小シナプス電流の振幅も増大する&lt;ref name=ref23/&gt;。これらの生後発達変化はいずれも高速・高信頼性のシナプス伝達の達成に向けられている。<br /> <br /> === シナプス伝達の調節機構 ===<br /> ==== 伝達物質放出の修飾 ====<br /> 　シナプス前終末には、[[代謝活性型グルタミン酸受容体]]、代謝型[[GABAB受容体|GABA&lt;sub&gt;B&lt;/sub&gt;受容体]]、[[アデノシン]][[A1受容体]]、[[ノルアドレナリン]][[α2受容体]]、[[カンナビノイド]][[CB1受容体]]、[[セロトニン]][[5-HT1B受容体|5-HT&lt;sub&gt;1B&lt;/sub&gt;受容体]]が存在する。これら[[Gタンパク質共役型受容体]]の活性化によって、[[三量体Gタンパク質]]から解離された&amp;beta;&amp;gamma;サブユニットは、電位依存性カルシウムチャネルに結合しCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流を抑制し、これによって伝達物質放出を抑制する&lt;ref name=ref40&gt;'''Tomoyuki Takahashi, Yoshinao Kajikawa, Masahiro Kimura, Naoto Saitoh, Tetsuhiro Tsujimoto'''&lt;br&gt; Presynaptic mechanism underlying regulation of transmitter release by G protein coupled receptors.&lt;br&gt;''Korean J. Physiol. Pharmacol. '' :2004, 8(2):69-76.&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref41&gt;&lt;pubmed&gt; 17067296 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このGタンパク質を介したシナプス伝達の抑制は、萼状シナプスにおけるシナプス前性の主要なシナプス伝達調節機構である。Gタンパク質共役受容体のうち、セロトニン5H-T&lt;sub&gt;1B&lt;/sub&gt;受容体、アデノシンA1受容体は生後2週齢までに消失するが、代謝活性型グルタミン酸受容体、GABA&lt;sub&gt;B&lt;/sub&gt;受容体を介した抑制は、生後発達を通じて存続する。しかし、これらの代謝活性型受容体のリガンドの由来は必ずしも明らかでない。<br /> <br /> 　[[シナプス前終末]]の膜電位は伝達物質の放出に影響を与える。シナプス前終末に発現するシナプス前終末[[グリシン受容体]]の開口&lt;ref name=ref42&gt;&lt;pubmed&gt; 11385573 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;やカリウムチャネル[[Kv7.5]]の不活化&lt;ref name=ref43&gt;&lt;pubmed&gt; 21666672 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;は[[膜電位]]を上昇させる（シナプス前終末内部のCl&lt;sup&gt;-&lt;/sup&gt;濃度は約20 mMと細胞体に比べて高く&lt;ref name=ref56&gt;&lt;pubmed&gt; 17079672 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;Cl&lt;sup&gt;-&lt;/sup&gt;平衡電位が静止膜電位より浅いため、グリシン受容体の開口はCl&lt;sup&gt;-&lt;/sup&gt;の細胞外への流出をもたらす）。この活動電位の閾値には到達しない膜電位上昇は、電位依存性カルシウムチャネルの[[開口確率]]を増大させ、前終末内のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇につながる。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇は[[自発性微小シナプス電流]]の頻度を増加させるとともに、活動電位によって誘発される小胞の放出を促進させる&lt;ref name=ref44&gt;&lt;pubmed&gt; 19403620 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　また、シナプス前終末の[[タンパク質リン酸化酵素A]]の活性化は[[EPAC]]を介してシナプス小胞の[[放出確率]]と即時[[放出可能プール]]サイズを共に増加させて、シナプス伝達を増強する&lt;ref name=ref45&gt;&lt;pubmed&gt; 15175390 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。さらに[[タンパク質リン酸化酵素C]]は[[小胞Ca2+センサー|小胞Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサー]]のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;感受性を増加して、高頻度刺激後のシナプス伝達増強をもたらす&lt;ref name=ref46&gt;&lt;pubmed&gt; 17884983 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==== エンドサイトーシスの修飾 ====<br /> 　開口放出とエンドサイトーシスのバランスは、シナプス伝達の維持に重要である。高頻度でシナプス伝達が起きると、シナプス前終末のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇しエンドサイトーシスが亢進する&lt;ref name=ref27 /&gt;。またシナプス後細胞では、[[NMDA型グルタミン酸受容体]]を介したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入によってNOSの活性化が誘導され[[一酸化窒素]]が合成される。一酸化窒素は拡散し[[逆行性シグナル]]としてシナプス前終末に入り、前終末の[[可溶性グアニル酸シクラーゼ]]を活性化する。以下、シナプス前終末内[[cGMP]]濃度の上昇→[[タンパク質リン酸化酵素G]] (PKG)の活性化→[[RhoA]]の活性→[[Rhoキナーゼ]]の活性化→[[PIP2|PIP&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;]]の産生というカスケードを経て、エンドサイトーシスを加速する&lt;ref name=ref47&gt;&lt;pubmed&gt; 22578503 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref48&gt;&lt;pubmed&gt; 23864695 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==== シナプス伝達の短期可塑性 ====<br /> 　シナプスでは、連続する複数の入力を受ける際、2番目以降のシナプス応答が初回の応答に比べて増強（促通）または減弱（[[抑圧]]）する[[短期可塑性]]が生じる。[[シナプス促通]]と抑圧を担う分子機構は独立かつ共存しており、いずれが優勢となるかは種々の条件によって異なる。<br /> <br /> 　Held萼状シナプスにおける短期抑圧の主な要因は、[[放出可能プール]]の枯渇、シナプス前終末カルシウムチャネルの不活性化&lt;ref name=ref49&gt;&lt;pubmed&gt; 9581770 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後細胞のAMPA型グルタミン酸受容体の[[脱感作]]&lt;ref name=ref9/&gt;&lt;ref name=ref20/&gt;である。聴覚獲得前の萼状シナプス前終末は、放出確率が高く、放出可能プールが小さく&lt;ref name=ref35/&gt;、またシナプス小胞の補充再利用も遅いため、短期抑圧を示す。聴覚獲得前の萼状シナプスにおける[[カルシウム]]チャネルの不活性化は、カルモジュリンによって誘導されるが、カルモジュリンの役割は生後発達と共に減弱する&lt;ref name=ref50&gt;&lt;pubmed&gt; 18238813 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。AMPA型グルタミン酸受容体の脱感作は高頻度入力の場合に重要となる&lt;ref name=ref20/&gt;。<br /> <br /> 　シナプス促通は、初回の活動電位によって流入したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が原因となって生じる。[[シナプス前終末内]]に残存したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が2回目の活動電位によって流入するCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に加算され、小胞のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーはより高濃度のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を感知する。また残存Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;はカルシウムチャネルの開口速度を速めて&lt;ref name=ref51&gt;&lt;pubmed&gt; 9769416 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、[[シナプス促通]]をもたらす&lt;ref name=ref44/&gt;。生後発達に伴い[[放出確率]]が低下し[[放出可能プール]]が大きくなるため、聴覚獲得後の萼状シナプスでは、促通傾向が優勢になる。<br /> <br /> 　なお聴覚獲得前の萼状シナプスでは、連続高頻度刺激によってシナプス伝達の数分にわたる増強（[[postsynaptic potentiation]]; [[PTP]]）が誘発可能である&lt;ref name=ref52&gt;&lt;pubmed&gt; 15695246 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このメカニズムはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇によって活性化した[[PKC]]が小胞Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;感受性を高めることによる&lt;ref name=ref46/&gt;。<br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> *[[シナプス]]<br /> *[[興奮性シナプス]]<br /> *[[シナプス前終末]]<br /> *[[シナプス小胞]]<br /> *[[活動電位]]<br /> *[[放出可能プール]]<br /> *[[放出確率]]<br /> *[[開口放出]]<br /> *[[アクティブゾーン]]<br /> *[[カルシウムチャネル]]<br /> *[[カリウムチャネル]]<br /> *[[Gタンパク質共役型受容体]]<br /> *[[エンドサイトーシス]]<br /> *[[グルタミン酸受容体]]<br /> *[[イオンチャンネル型グルタミン酸受容体]]<br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> &lt;references/&gt;</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%83%88%E3%83%BC%E3%82%AF:Held%E8%90%BC%E7%8A%B6%E3%82%B7%E3%83%8A%E3%83%97%E3%82%B9&diff=36480 2016-06-27T23:53:51Z

<p>Yukihironakamura: </p> <hr /> <div>分かり易く良くまとまっていると思います。マイナーな点ですが以下の点についてご検討いただけると幸いです。<br /> <br /> １．「Calyx」の訳として「萼（がく）状」という言葉を使われています。ただ、この漢字は馴染みがなく難読だろうと思います。また医学分野ではCalyxは通常「杯状」と訳しています。例えばkidney calyx（腎杯）など。私はタイトルは「[[Held杯状シナプス]]」が良いように思います。一方、本文中では「Held萼状[[シナプス]]」「カリックスシナプス」「Heldカリックスシナプス」などの用語が混在しています。これについては統一して下さい。<br /> <br /> ２．「後細胞」「シナプス後細胞」「後シナプス細胞」の用語が混在しています。「シナプス後細胞」で統一して下さい。<br /> <br /> ３．「台形体核主細胞」「台形体核神経細胞」も混在しています。どちらかで統一して下さい。また、上記２の「シナプス後細胞」は、意味としては「台形体核神経細胞」と同じものを指していますので、できるだけ統一した言い方でお願いします。<br /> <br /> ４．音源定位ですが、初出の場所で「両耳間強度差による音源定位」と断っておいた方が良いように思います。<br /> <br /> ５．図２ですが、ventral cochlear nucleusは内側[[蝸牛神経]]核ではなく、腹側[[蝸牛]]神経核の方が適切かと思います。<br /> <br /> ６．「同一の音源に由来する[[興奮性]]入力と[[抑制性]]入力を同時に感知するためには、同側の蝸牛神経核小型球形房状細胞からの興奮性入力と反対側の球形房状細胞－台形体核神経細胞からの抑制性入力が時間差なしで外側上オリーブ核に到達する必要がある。」とありますが、いくら高速かつ正確な伝達系とはいってもシナプスを1個余分にはさんで、かつ対側から遠い距離を伝導してきた入力が「時間差なし」に到達できるとは思えないのですが、どうなのでしょうか？<br /> <br /> ７．「しかし、一部の蝸牛神経細胞の[[軸索]]は枝分かれして別の台形体核主細胞にも投射するため、蝸牛神経細胞と台形体核の関係は必ずしも1対1ではない。」とあります。これは複数本の蝸牛神経細胞軸索を受ける台形体核があるという意味でしょうか？それとも1本の蝸牛神経細胞軸索は分枝して複数の台形体核を支配することがある、という意味でしょうか？この辺りをもう少し明確に書いていただけると有り難いです。<br /> <br /> ８．「高速かつ正確な伝達系」であるためには、大量に放出された[[グルタミン酸]]の除去が極めて重要になると思います。[[アストロサイト]]（およびその膜状に発現する[[グルタミン酸トランスポーター]]）との位置関係はどうなっているのでしょうか？[[小脳]]登上線維のように完全にシナプスの周りをアストロサイトが取り巻いているのでしょうか？どのトランスポーターがどの辺りに発現しているのでしょうか？もし可能なら少し記述していただければと思います。<br /> <br /> ９．「[[シナプス前終末]]に発現する[[グリシン受容体]]の開口や[[カリウムチャネル]]Kv7.5の不活化は膜電位を上昇させる。」とありますが、これはCl[[イオン]]の平衡電位が静止膜電位より浅いということでしょうか？<br /> <br /> --[[利用者:Myuzaki|Myuzaki]] ([[利用者・トーク:Myuzaki|トーク]]) 2016年6月10日 (金) 21:47 (JST)柚崎</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%83%88%E3%83%BC%E3%82%AF:Held%E8%90%BC%E7%8A%B6%E3%82%B7%E3%83%8A%E3%83%97%E3%82%B9&diff=36479 2016-06-27T23:53:09Z

<p>Yukihironakamura: </p> <hr /> <div>分かり易く良くまとまっていると思います。マイナーな点ですが以下の点についてご検討いただけると幸いです。<br /> <br /> １．「Calyx」の訳として「萼（がく）状」という言葉を使われています。ただ、この漢字は馴染みがなく難読だろうと思います。また医学分野ではCalyxは通常「杯状」と訳しています。例えばkidney calyx（腎杯）など。私はタイトルは「[[Held杯状シナプス]]」が良いように思います。一方、本文中では「Held萼状[[シナプス]]」「カリックスシナプス」「Heldカリックスシナプス」などの用語が混在しています。これについては統一して下さい。<br /> <br /> ２．「後細胞」「シナプス後細胞」「後シナプス細胞」の用語が混在しています。「シナプス後細胞」で統一して下さい。<br /> <br /> ３．「台形体核主細胞」「台形体核神経細胞」も混在しています。どちらかで統一して下さい。また、上記２の「シナプス後細胞」は、意味としては「台形体核神経細胞」と同じものを指していますので、できるだけ統一した言い方でお願いします。<br /> <br /> ４．音源定位ですが、初出の場所で「両耳間強度差による音源定位」と断っておいた方が良いように思います。<br /> <br /> ５．図２ですが、ventral cochlear nucleusは内側[[蝸牛神経]]核ではなく、腹側[[蝸牛]]神経核の方が適切かと思います。<br /> <br /> ６．「同一の音源に由来する[[興奮性]]入力と[[抑制性]]入力を同時に感知するためには、同側の蝸牛神経核小型球形房状細胞からの興奮性入力と反対側の球形房状細胞－台形体核神経細胞からの抑制性入力が時間差なしで外側上オリーブ核に到達する必要がある。」とありますが、いくら高速かつ正確な伝達系とはいってもシナプスを1個余分にはさんで、かつ対側から遠い距離を伝導してきた入力が「時間差なし」に到達できるとは思えないのですが、どうなのでしょうか？<br /> <br /> ７．「しかし、一部の蝸牛神経細胞の[[軸索]]は枝分かれして別の台形体核主細胞にも投射するため、蝸牛神経細胞と台形体核の関係は必ずしも1対1ではない。」とあります。これは複数本の蝸牛神経細胞軸索を受ける台形体核があるという意味でしょうか？それとも1本の蝸牛神経細胞軸索は分枝して複数の台形体核を支配することがある、という意味でしょうか？この辺りをもう少し明確に書いていただけると有り難いです。<br /> <br /> ８．「高速かつ正確な伝達系」であるためには、大量に放出された[[グルタミン酸]]の除去が極めて重要になると思います。[[アストロサイト]]（およびその膜状に発現する[[グルタミン酸トランスポーター]]）との位置関係はどうなっているのでしょうか？[[小脳]]登上線維のように完全にシナプスの周りをアストロサイトが取り巻いているのでしょうか？どのトランスポーターがどの辺りに発現しているのでしょうか？もし可能なら少し記述していただければと思います。<br /> <br /> ９．「[[シナプス前終末]]に発現する[[グリシン受容体]]の開口や[[カリウムチャネル]]Kv7.5の不活化は膜電位を上昇させる。」とありますが、これはCl[[イオン]]の平衡電位が静止膜電位より浅いということでしょうか？<br /> <br /> --[[利用者:Myuzaki|Myuzaki]] ([[利用者・トーク:Myuzaki|トーク]]) 2016年6月10日 (金) 21:47 (JST)柚崎<br /> <br /> コメントありがとうございます。以下項目ごとに加筆・修正いたしました。&lt;br /&gt;<br /> <br /> &lt;font color=&quot;#0099ff&quot;&gt;１．「Calyx」の訳として「萼（がく）状」という言葉を使われています。ただ、この漢字は馴染みがなく難読だろうと思います。また医学分野ではCalyxは通常「杯状」と訳しています。例えばkidney calyx（腎杯）など。私はタイトルは「Held杯状シナプス」が良いように思います。一方、本文中では「Held萼状シナプス」「カリックスシナプス」「Heldカリックスシナプス」などの用語が混在しています。これについては統一して下さい。&lt;/font&gt;&lt;br /&gt;今回のリバイス中では、原則「Held萼状シナプス」に統一し、頻出する箇所ではしつこい繰り返しを避けるために単に「萼状シナプス」と記しました。Calyxの訳語について。腎杯とその関連語を除いては、calyxを杯と訳すことが確定している用語どのくらいあるのでしょうか？ Calyx of Heldは、生後10日齢頃までは「杯」と呼ぶにふさわしい形態をしていますが、生後2週齢以降の成熟したシナプスでは顕著なfenestrationが起き、「杯」という漢字からの[[連想]]されるものとは異なる形態をとります。あえて日本語に訳すのなら「Held萼状シナプス」、常用漢字という制約を厳密に適用するなら「Heldがく状シナプス」がふさわしく、どちらもしっくりこないのであれば英語音のカタカナ表記で「Heldカリックスシナプス」のままでもよいと思います。これまでcalyx of Heldを和訳したケースがほとんどないため、本脳科学辞典における訳語が、今後標準和訳として使われることになっていくと思われます。どの訳語がふさわしいか編集委員会で再度議論していただければ、もしくはすでに何らかの議論があったのならその経緯をお示しいただければ幸いです。&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;<br /> <br /> &lt;font color=&quot;#0099ff&quot;&gt;２．「後細胞」「シナプス後細胞」「後シナプス細胞」の用語が混在しています。「シナプス後細胞」で統一して下さい。&lt;/font&gt;&lt;br /&gt;<br /> &lt;font color=&quot;#0099ff&quot;&gt;３．「台形体核主細胞」「台形体核神経細胞」も混在しています。どちらかで統一して下さい。また、上記２の「シナプス後細胞」は、意味としては「台形体核神経細胞」と同じものを指していますので、できるだけ統一した言い方でお願いします。&lt;/font&gt;&lt;br /&gt;原則「台形体核主細胞」に統一しました。&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;<br /> <br /> &lt;font color=&quot;#0099ff&quot;&gt;４．音源定位ですが、初出の場所で「両耳間強度差による音源定位」と断っておいた方が良いように思います。&lt;/font&gt;&lt;br /&gt;「両耳間強度差による」を追加しました。&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;<br /> <br /> &lt;font color=&quot;#0099ff&quot;&gt;５．図２ですが、ventral cochlear nucleusは内側蝸牛神経核ではなく、腹側蝸牛神経核の方が適切かと思います。&lt;/font&gt;&lt;br /&gt;「腹側蝸牛神経核」に修正しました。&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;<br /> <br /> &lt;font color=&quot;#0099ff&quot;&gt;６．「同一の音源に由来する興奮性入力と抑制性入力を同時に感知するためには、同側の蝸牛神経核小型球形房状細胞からの興奮性入力と反対側の球形房状細胞－台形体核神経細胞からの抑制性入力が時間差なしで外側上オリーブ核に到達する必要がある。」とありますが、いくら高速かつ正確な伝達系とはいってもシナプスを1個余分にはさんで、かつ対側から遠い距離を伝導してきた入力が「時間差なし」に到達できるとは思えないのですが、どうなのでしょうか？&lt;/font&gt;&lt;br /&gt;[[ネコ]]のLSOでは反対側の抑制性入力は同側の興奮性入力に200μsの遅延で到達、[[コウモリ]]のLSOでは逆に反対側の抑制性入力が同側の興奮性入力に先行して到達するとが実験的に示されています。反対側の抑制性入力が、長い距離を伝導しかつシナプス１個分を余計に介することによって生じる遅延を補償する神経学的な機構がありそうですが、その詳細については分かっていないようです。説明ならび参考文献を追加しました。&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;<br /> <br /> &lt;font color=&quot;#0099ff&quot;&gt;７．「しかし、一部の蝸牛神経細胞の軸索は枝分かれして別の台形体核主細胞にも投射するため、蝸牛神経細胞と台形体核の関係は必ずしも1対1ではない。」とあります。これは複数本の蝸牛神経細胞軸索を受ける台形体核があるという意味でしょうか？それとも1本の蝸牛神経細胞軸索は分枝して複数の台形体核を支配することがある、という意味でしょうか？この辺りをもう少し明確に書いていただけると有り難いです。&lt;/font&gt;&lt;br /&gt;後者の意でした。分かりやすいように修正しました。&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;<br /> <br /> &lt;font color=&quot;#0099ff&quot;&gt;８．「高速かつ正確な伝達系」であるためには、大量に放出されたグルタミン酸の除去が極めて重要になると思います。アストロサイト（およびその膜状に発現するグルタミン酸トランスポーター）との位置関係はどうなっているのでしょうか？小脳登上線維のように完全にシナプスの周りをアストロサイトが取り巻いているのでしょうか？どのトランスポーターがどの辺りに発現しているのでしょうか？もし可能なら少し記述していただければと思います。&lt;/font&gt;&lt;br /&gt;シナプス間隙からのグルタミン酸の除去がシナプス伝達に与える機構について現在までに明らかにされている知見は以下です。萼状[[シナプス前]]終末と台形体核神経細胞からトランスポーター電流は記録されないため、シナプス周辺からのグルタミン酸の除去はすべてアストロサイトが担っていると考えられています&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 12832505 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。しかし、TBOAでアストロサイトのトランスポーターを阻害しても、成熟したcalyxでは高頻度刺激中でさえもシナプス後電流の波形に影響が見られません。従ってシナプス間隙におけるグルタミン酸濃度の減少は一位に拡散によって担われていると考えられています。一方、生後8-10日齢のcalyxにTBOAを投与するとシナプス近傍のambientのグルタミン酸濃度が上昇、シナプス前終末に発現するmGluRを活性化することで、シナプス後電流は減少します&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 16162930 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。簡略な形で説明を追加しました。&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;<br /> <br /> &lt;font color=&quot;#0099ff&quot;&gt;９．「シナプス前終末に発現する[[グリシン]]受容体の開口やカリウムチャネルKv7.5の不活化は膜電位を上昇させる。」とありますが、これはClイオンの平衡電位が静止膜電位より浅いということでしょうか？&lt;/font&gt;&lt;br /&gt;<br /> シナプス前終末内のCｌ濃度は細胞体に比べて高く、平衡電位が浅いため、グリシン受容体の開口は膜電位の上昇方向に作用します。解説を追加しました。&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;<br /> <br /> &lt;font color=&quot;#0099ff&quot;&gt;編集部コメント：「グルタミン酸を除いて」でしょうか？ (伝達物質放出の修飾段落内)&lt;/font&gt;&lt;br /&gt;<br /> シナプス前終末から放出されたグルタミン酸が、シナプス前終末の代謝型[[グルタミン酸受容体]]に作用することを示する報告&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9334389 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;はありますが、このautoreceptor functionは生後発達に伴って消失します&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 11483715 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。代謝型グルタミン酸受容体を活性化するリガンドについても生後2週齢以降に関してはその由来は明らかではないため、あえてグルタミン酸を除外せずにこのままでよいと思います。<br /> <br /> <br /> &lt;references/&gt;</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=Held%E8%90%BC%E7%8A%B6%E3%82%B7%E3%83%8A%E3%83%97%E3%82%B9&diff=36478 2016-06-27T23:00:51Z

<p>Yukihironakamura: 2016年6月10日付編集委員コメントに従ったリバイスです。</p> <hr /> <div>&lt;div align=&quot;right&quot;&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/yn1144 中村 行宏]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東京慈恵会医科大学薬理学講座''&lt;br&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/ttakahas 高橋 智幸]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''沖縄科学技術大学院大学細胞分子シナプス機能ユニット''&lt;br&gt;<br /> 担当編集委員：[http://researchmap.jp/michisukeyuzaki 柚崎 通介]（慶應義塾大学 医学部生理学）&lt;br&gt;<br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> 英：calyx of Held　独：Held'schen Calyx　仏：calice de Held<br /> <br /> 同義語：Held杯状シナプス、Heldのカリックスシナプス<br /> <br /> {{box|text=　蝸牛神経核から伸長した軸索終末端が、対側台形体核の主細胞に形成するカリックス（calyx、萼）状のシナプス。音入力を聴覚中枢へ高速かつ正確に伝達するため、前終末端が台形体核主細胞の細胞体を萼状に包み込み、興奮性神経伝達物質グルタミン酸を放出する。巨大なシナプス前終末をもつことから、シナプス前終末とシナプス後細胞からの同時パッチクランプ記録が可能であり、温血動物中枢シナプス伝達機構の研究上、格好のモデルとなっている。}}<br /> <br /> ==Held萼状シナプスとは==<br /> [[Image:CalyxFig1.png|thumb|350px|'''図1．Held萼状シナプス前終末からのパッチクランプ記録'''&lt;br&gt;（左）ラット脳幹スライス標本におけるシナプス前終末とシナプス後細胞(＝台形体核主細胞）からの同時パッチクランプ記録の例。画面中央円形の構造が台形体核主細胞の細胞体、その細胞体上部辺縁に位置する三日月形の構造がHeld萼状シナプスの前終末である。（右）パッチ電極より蛍光色素を注入し、萼状シナプス前終末の形態を可視化した顕微鏡写真。透過光像と重ね合わせてある。]]<br /> <br /> 　[[脳幹]]の[[蝸牛神経核]]から伸長した[[軸索]]終末端が、対側[[台形体核]]の主細胞に形成するカリックス（calyx、萼）状の[[シナプス]]。ドイツの解剖学者[[wikipedia:de:Hans Held (Mediziner)|Hans Held]]（1866-1942）が[[ゴルジ染色]]によって同定した&lt;ref name=ref1&gt;'''Hans von Held'''&lt;br&gt;Die zentrale Gehorleitung.&lt;br&gt;''Arch. Anat. Physiol. Anat. Abt. '' :1893, 17;201-248.&lt;/ref&gt;。[[聴覚]]神経回路を構成し、両耳間強度差による[[音源定位]]に重要な情報処理機能を果たしている。音入力を聴覚中枢へ高速かつ正確に伝達するため、前終末端が台形体核主細胞の細胞体を萼状に包み込み、入力信号に応じて多量の興奮性[[神経伝達物質]][[グルタミン酸]]を放出する。1994年、Forsytheはこの巨大[[シナプス前終末]]から[[パッチクランプ記録]]を行うことに成功した&lt;ref name=ref2&gt;&lt;pubmed&gt; 7837096 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。ついでシナプス前終末と台形体核主細胞からの同時パッチクランプ記録（図1）が可能になり、温血動物中枢シナプス伝達機構の研究上、格好のモデルとなっている&lt;ref name=ref3&gt;&lt;pubmed&gt; 16896951 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref4&gt;'''高橋 智幸, 堀 哲也, 中村 行宏, 山下 貴之'''&lt;br&gt;プレシナプス機構のスライスパッチクランプ研究法&lt;br&gt;岡田泰伸編 最新パッチクランプ実験技術法, pp.96-102. ''吉岡書店（東京）'':2011&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref5&gt;&lt;pubmed&gt; 22035348 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==構造==<br /> === 聴覚神経回路上での位置づけ===<br /> [[Image:CalyxFig3.png|thumb|350px|'''図2．齧歯類脳幹の聴覚神経回路図'''&lt;br&gt;音の振動は内耳の有毛細胞で電気信号に変換され、蝸牛神経を経て蝸牛神経核の細胞へ入力する。腹側蝸牛神経核の球形房状細胞は脳幹反対側の台形体核へ興奮性の投射を送る。この軸索終末がHeld萼状シナプスである。台形体核主細胞は抑制性の投射を上オリーブ核へ送る。上オリーブ核の細胞は台形体核から抑制性の入力、同側（図右側）の蝸牛神経核から興奮性の入力を受け、左右の耳からの入力が合一する。興奮性投射は赤、抑制性投射は青で示してある。矢印は信号の流れを示す。]]<br /> <br /> 　Held萼状シナプスの高速高信頼性伝達機能は、[[音源定位]]の目的に特化したものと考えられる。<br /> <br /> 　音の振動は内耳の[[有毛細胞]]で電気信号に変換され、蝸牛神経を経て[[蝸牛神経核]]へ入力する。[[腹側蝸牛神経核]]の細胞のうち、[[大型球形房状細胞]]（large spherical bushy cell）は低周波の音を検出し、両側の[[内側上オリーブ核]]に投射し、ここで両耳間時間差を検出する。一方、[[小型球形房状細胞]]（small spherical bushy cell）と[[球形房状細胞]]（globular bushy cell）は高周波の音を検出する。<br /> <br /> 　球形房状細胞（globular bushy cell）は[[脳幹]]反対側の[[台形体核]]へ興奮性の信号を送り、[[カリックスシナプス]]を介して台形体核主細胞に興奮性入力を与える。台形体核主細胞は[[抑制性]]投射を外側上オリーブ核へ送る（図2）。外側上オリーブ核は、同側（図2右側）の小型球形房状細胞から興奮性の入力を同時に受けることによって、両耳間の[[音圧]]差を検出し、高周波の[[音源定位]]に貢献する。同一の音源に由来する興奮性入力と抑制性入力を同時に感知するためには、同側の蝸牛神経核小型球形房状細胞からの興奮性入力と反対側の球形房状細胞－台形体核主細胞からの抑制性入力が時間差なしで[[外側上オリーブ核]]に到達する必要がある。実際、ネコやコウモリを用いた実験では同側興奮性入力と抑制性入力が数百マイクロ秒以下という極めて短い時間差で外側上オリーブ核へ到達することが示されているが&lt;ref name=ref53&gt;&lt;pubmed&gt; 9425196 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref54&gt;&lt;pubmed&gt; 9212244 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、その神経学的機構の詳細は明らかでない。<br /> <br /> === 発生 ===<br /> 　内側蝸牛神経核球形房状細胞の軸索は、[[Robo3]]によって[[脳幹]]対側への伸長が誘導され、[[EphB]]によって台形体核主細胞にターゲッティングされる&lt;ref name=ref6&gt;&lt;pubmed&gt; 21093567 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　齧歯類では、軸索末端が台形体核に到達してコンタクトを形成するのは胎生17日齢頃であり、この時点ですでにシナプスは台形体核神経細胞に[[活動電位]]を誘発する強度を有している&lt;ref name=ref7&gt;&lt;pubmed&gt; 20855433 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。生後1日齢までは樹状に分岐したシナプス前終末が台形体核主細胞の細胞体や[[樹状突起]]に接触しており、1つの台形体核主細胞には複数の軸索が投射している。特徴的な萼状シナプス前終末は、生後2～4日齢にかけて形成される。この期間に1つの主要な投射入力を残して他の入力線維は排除され、生後5日齢までにはシナプス前終末と台形体核主細胞の間に1:1対応が確立する&lt;ref name=ref8&gt;&lt;pubmed&gt; 16707803 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。しかし、一部の蝸牛神経細胞の軸索は分岐して複数の台形体核主細胞へ投射・支配することがあるため、蝸牛神経細胞と台形体核主細胞の関係は必ずしも1対1ではない。<br /> <br /> === 形態学的特徴 ===<br /> 　Held萼状シナプス前終末は、台形体核主細胞の[[細胞体]]に直接、シナプスを形成している。[[樹状突起]]を介さないこの軸索細胞体間結合は、樹状突起フィルタリングによる電気信号の減衰や遅延を排除することによって、高速高信頼性のシナプス伝達に寄与している。前終末は生後1週齢では匙状に広がりシナプス後細胞表面の約60%を覆っているが&lt;ref name=ref9&gt;&lt;pubmed&gt; 12495627 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、生後2～3週齢以降では、末端が分岐（fenestration）して、幹（stalk）の先端に多数の隆起部（swelling）が生じて台形体核主細胞を取り囲むようになる&lt;ref name=ref10&gt;&lt;pubmed&gt; 8423239 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　生後9～14日齢[[ラット]]の萼状シナプス前終末には450～1100個の[[アクティブゾーン]]が平均約600 nm間隔で存在している&lt;ref name=ref9 /&gt;&lt;ref name=ref11&gt;&lt;pubmed&gt; 12486149 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。アクティブゾーンは幹と隆起部どちらにも分布し、隆起部当たり平均6.8個存在する&lt;ref name=ref12&gt;&lt;pubmed&gt; 16399677 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。個々のアクティブゾーンは互いに独立してはたらくと考えられている。アクティブゾーンには1個当たり2～3個の[[シナプス小胞]]がドックしている様子が[[電子顕微鏡]]で観察されている&lt;ref name=ref9 /&gt;。また隆起部ではシナプス小胞が[[ミトコンドリア]]の周囲をドーナツ状に取り囲んでいる構造が観察されている&lt;ref name=ref12 /&gt;。シナプス小胞の直径は約45 nmで&lt;ref name=ref9 /&gt;、シナプス前終末当たりの総数は7万個にのぼる&lt;ref name=ref11 /&gt;。<br /> <br /> 　またシナプス前終末内は[[細胞骨格]]が発達しており、シナプスの形態的安定性と[[シナプス小胞]]の動態に関わっている。シナプスの周囲は[[アストロサイト]]と[[NG2グリア細胞]]に囲まれており、一部のNG2グリア細胞はHeld萼状シナプス前終末から直接シナプス入力を受ける&lt;ref name=ref13&gt;&lt;pubmed&gt; 19635853 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==機能 ==<br /> [[Image:CalyxFig2.png|thumb|240px|'''図3．シナプス前終末の活動電位、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流、シナプス後細胞（台形体核主細胞）の興奮性シナプス後電流の波形'''&lt;br&gt;聴覚獲得前生後7日齢（橙）と聴覚獲得後生後14日（青）Wistarラットの萼状シナプスからパッチクランプ法にて記録した。蝸牛神経核房状細胞の軸索を電気刺激することによって発生するシナプス前終末活動電位波形（上段）を、[[膜電位固定法]]における[[コマンド電圧]]として利用してシナプス前終末Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流を測定（中段）し、同時に発生する興奮性シナプス後電流（下段）を台形体核神経細胞から記録した。生後発達に伴う活動電位幅の短縮は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流の発生するタイミングを早めることによって、シナプス後電流の立ち上がりを早め、シナプス遅延の短縮に貢献する。]]<br /> <br /> 　萼状シナプスには、高速・高信頼性のシナプス伝達を行うための最適化が見られるが、シナプス伝達の基本的な分子機構は、他のシナプスと共通であると考えられている。シナプス伝達機構についての一般的な性質は本辞典の他項目に譲り、本項ではHeld萼状シナプスを標本として用いた研究で明らかとなった知見に絞って記述する。<br /> <br /> === シナプス前終末の活動電位 ===<br /> 　内側蝸牛神経核の房状細胞で発生した活動電位は、軸索を伝導してシナプス前終末端に到達する。[[電位依存性ナトリウムチャネル]]は、萼状シナプス前終末にはほとんど存在せず、前終末起始部に近接する[[ランヴィエ絞輪]]に局在しているため、活動電位はシナプス前終末へ受動的に伝播すると考えられている&lt;ref name=ref14&gt;&lt;pubmed&gt; 15814803 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。成熟[[齧歯動物]]のシナプス前終末の活動電位の振幅は約120 mV、半値幅は約0.2 ms であり&lt;ref name=ref15&gt;&lt;pubmed&gt; 11124994 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図3）、''in vivo''では1 KHzもの高頻度で発火する。<br /> <br /> 　活動電位は、[[電位依存性カリウムチャネル]]による修飾をうける。[[低電位活性型カリウムチャネル]]ファミリーの[[Kv1.1]]、[[Kv1.2]]は主として前終末起始部に発現し、活動電位の発火頻度を調節する&lt;ref name=ref16&gt;&lt;pubmed&gt; 12177193 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。[[高電位活性型カリウムチャネル]][[Kv3.1]]はシナプス前終末のシナプスの反対側の膜上に高密度で発現し、膜を[[再分極]]することによって活動電位の幅を短縮している&lt;ref name=ref17&gt;&lt;pubmed&gt; 14614103 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> === シナプス小胞の開口放出 ===<br /> 　活動電位によってシナプス前終末が[[脱分極]]すると[[電位依存性カルシウムチャネル]][[Cav2]]が開口し、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の流入が[[シナプス小胞]]の[[開口放出]]を誘導する。Cav2は[[アクティブゾーン]]内部でクラスター状に分布しており、シナプス小胞はチャネルクラスターの外縁に位置していると推定される&lt;ref name=ref18&gt;&lt;pubmed&gt; 25533484 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。チャネルクラスター近傍でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の一過性濃度上昇は急峻な濃度勾配（[[カルシウムドメイン]]）を形成するため、カルシウムチャネルクラスター外縁とシナプス小胞の距離は、[[開口放出]]の確率やタイミングを規定する。成熟した齧歯類のシナプス前終末ではカルシウムチャネルクラスター外縁とシナプス小胞の距離は約20 nmであり、この距離でCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は数十 &amp;mu;Mに達すると推定される&lt;ref name=ref18 /&gt;。<br /> <br /> 　萼状シナプスにおける主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーは[[シナプトタグミン2]]であり、シナプトタグミン2を欠損させた[[マウス]]では活動電位によって誘発される開口放出が著しく減少する&lt;ref name=ref19&gt;&lt;pubmed&gt; 21338883 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。通常、1発の活動電位に対する小胞の[[放出確率]]は0.1～0.2&lt;ref name=ref9 /&gt;&lt;ref name=ref20&gt;&lt;pubmed&gt; 18339695 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;である。放出された[[グルタミン酸]]は、シナプス間隙で数mMの濃度に達し&lt;ref name=ref21&gt;&lt;pubmed&gt; 23070699 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、台形体核主細胞の[[グルタミン酸受容体]]を活性化する。放出されたグルタミン酸は拡散によってシナプス間隙から流出し、次いでシナプス前終末を取り囲む[[アストロサイト]]の突起から[[グルタミン酸トランスポーター]]（GLAST）を介して回収される。<br /> <br /> === シナプス後細胞に発生するシナプス電流と活動電位 ===<br /> 　シナプス後細胞である台形体核主細胞の伝達物質受容体は[[AMPA型グルタミン酸受容体|AMPA型]]および[[NMDA型グルタミン酸受容体]]である。成熟した萼状シナプスでは、シナプス後電流は主としてAMPA型グルタミン酸受容体、なかでも速い開閉キネティクスを備えたflop型[[GluA4]]によって担われる&lt;ref name=ref22&gt;&lt;pubmed&gt; 15634782 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス小胞1個あたりのグルタミン酸によって30～50 pAの[[微小シナプス電流]]が発生し&lt;ref name=ref23&gt;&lt;pubmed&gt; 12736334 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、1発の活動電位によってシナプス前終末から100個以上のシナプス小胞が放出されるため&lt;ref name=ref24&gt;&lt;pubmed&gt; 8837774 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後電流の振幅は数nA～数十nAに達する。この電流量は活動電位の[[閾値]]を超える台形体核主細胞の脱分極を惹起するのに十分であり、シナプス前終末の1発の[[活動電位]]による伝達物質の放出によって台形体核主細胞に確実に活動電位が発生する。<br /> <br /> 　台形体核主細胞の細胞体に発現しているナトリウムチャネルは低密度なため、[[活動電位]]は軸索起始部で発生して細胞体に逆伝播する&lt;ref name=ref14 /&gt;。[[ナトリウムチャネル]]に加えて軸索起始部には電位依存性[[カリウムチャネル]]Kv1.1/Kv1.2が発現しており、活動電位の閾値と振幅を制御するとともに、1回の興奮性シナプス電位によって複数の活動電位が発生するのを防いでいる&lt;ref name=ref16 /&gt;。台形体核主細胞のKv2およびKv3.1は、活動電位の幅を調節することによって高頻度発火を可能にしている&lt;ref name=ref25&gt;&lt;pubmed&gt; 9547392 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> === シナプス小胞の回収と伝達物質充填、再利用 ===<br /> 　伝達物質を開口放出したシナプス小胞は、[[エンドサイトーシス]]によってシナプス前終末に回収される。エンドサイトーシスは、[[GTP]]の[[wikipedia:ja:加水分解|加水分解]]を伴う[[ダイナミン]]の活性によって担われる&lt;ref name=ref26&gt;&lt;pubmed&gt; 15637282 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。エンドサイトーシスの速度はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的に調節され、高頻度発火によってシナプス前終末のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇すると亢進し、実験的に[[カルシウムキレート剤]]をシナプス前終末に注入すると抑制される&lt;ref name=ref27&gt;&lt;pubmed&gt; 19640480 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref28&gt;&lt;pubmed&gt; 20562869 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。エンドサイトーシスの後、シナプス小胞は[[液胞型プロトンATPase]]よって酸性化される。形成されたプロトンの濃度勾配を利用して[[小胞型グルタミン酸トランスポーター]]がシナプス小胞にグルタミン酸を充填する。萼状シナプスには、小胞型グルタミン酸トランスポーターの[[VGluT1|VGluT&lt;sub&gt;1&lt;/sub&gt;]]と[[VGluT2|VGluT&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;]]が発現しているが&lt;ref name=ref29&gt;&lt;pubmed&gt; 15911123 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、両者が同一のシナプス小胞上に共存しているのか、別々の小胞上に発現しているのかは明らかでない。グルタミン酸取り込みの時定数（&amp;tau;）は生理的温度で7秒であり、小胞が完全に充填されるには数十秒を必要とする&lt;ref name=ref30&gt;&lt;pubmed&gt; 23141063 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス小胞は再利用のためアクティブゾーンへ輸送される。この過程には[[細胞骨格]]が関与すると考えられており、[[アクチン]]のターンオーバー&lt;ref name=ref31&gt;&lt;pubmed&gt; 12574412 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;や[[インターセクチン]]の発現&lt;ref name=ref32&gt;&lt;pubmed&gt; 23633571 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;を阻害するとシナプス小胞の補充が遅れる。<br /> <br /> === 聴覚の獲得に伴うHeld萼状シナプスの生後発達変化 ===<br /> 　マウスおよび[[ラット]]では生後12日齢頃に聴覚機能が完成するが、この時期にHeld萼状シナプス伝達の性質が変化することが知られている。<br /> <br /> 　例えば、シナプス前終末における[[カリウムチャネル]]の発現増加と活性化速度の上昇によって、シナプス前終末の活動電位幅が短縮し（図3）、高頻度での活動電位発生が可能となる&lt;ref name=ref33&gt;&lt;pubmed&gt; 23633571 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。活動電位幅の短縮はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入のタイミングを早めシナプス応答の立ち上がりを早くするが、一方でカルシウムチャネルの開口数の減少と開口時間の短縮をもたらし、シナプス前末端へのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入量の減少によって小胞放出確率を低下させる。しかし、この[[放出確率]]の減少は、生後発達に伴って[[Ca2+センサー|Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサー]]がカルシウムチャネルクラスターに接近して、より高濃度のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を感知することによって部分的に補償される&lt;ref name=ref18/&gt;&lt;ref name=ref34&gt;&lt;pubmed&gt; 15843616 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス強度は、更に[[アクティブゾーン]]の個数&lt;ref name=ref9/&gt;と[[即時放出可能プール]]サイズが増大することによって維持される&lt;ref name=ref35&gt;&lt;pubmed&gt; 11483715 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。放出確率の減少と放出可能プールの増大は、1回のシナプス伝達で消費されるシナプス小胞の割合を低く抑え、高頻度でのシナプス伝達の持続を可能とする。<br /> <br /> 　聴覚獲得時期前後でシナプス小胞の開口放出を担う電位依存性[[カルシウムチャネル]]サブタイプの構成にも変化が生じる。生後7日齢シナプス前終末では[[Cav2.1]]（[[P/Q型カルシウムチャネル|P/Q型]]）、[[Cav2.2]]（[[N型カルシウムチャネル|N型]]）、[[Cav2.3]]（[[R型カルシウムチャネル|R型]]）が共存してシナプス伝達を担っているが、生後2週齢までにCav2.2とCav2.3は消失しCav2.1だけが残る&lt;ref name=ref36&gt;&lt;pubmed&gt; 10627581 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。またシナプス前終末内の[[カルシウム結合タンパク質]] [[カルレチニン]]の発現が増加して、シナプスの短期可塑性に影響を与える&lt;ref name=ref37&gt;&lt;pubmed&gt; 15355314 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　さらに、シナプス小胞の回収・充填機構でも生後発達変化が生じる。生後7日齢ではCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性エンドサイトーシスに[[カルモジュリン]]が関与するが&lt;ref name=ref38&gt;&lt;pubmed&gt; 19633667 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、生後14日齢ではカルモジュリンは関与しなくなり、より低親和性のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーによる機構に置換される&lt;ref name=ref28/&gt;。また小胞型グルタミン酸トランスポーターVGluT1の発現が増加して&lt;ref name=ref29/&gt;、小胞へのグルタミン酸充填が加速される&lt;ref name=ref30/&gt;。<br /> <br /> 　一方、シナプス後細胞においては、NMDA型グルタミン酸受容体の発現がシナプス入力依存的に減少し&lt;ref name=ref39&gt;&lt;pubmed&gt; 11331363 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後電流は主としてAMPA型グルタミン酸受容体によって担われるようになる。またAMPA型グルタミン酸受容体サブタイプのうち[[GluA1]]が減少し、開閉キネティクスの速いGluA4の比率が上昇する&lt;ref name=ref22/&gt;。また単一シナプス小胞の伝達物質によって生じる微小シナプス電流の振幅も増大する&lt;ref name=ref23/&gt;。これらの生後発達変化はいずれも高速・高信頼性のシナプス伝達の達成に向けられている。<br /> <br /> === シナプス伝達の調節機構 ===<br /> ==== 伝達物質放出の修飾 ====<br /> 　シナプス前終末には、[[代謝活性型グルタミン酸受容体]]、代謝型[[GABAB受容体|GABA&lt;sub&gt;B&lt;/sub&gt;受容体]]、[[アデノシン]][[A1受容体]]、[[ノルアドレナリン]][[α2受容体]]、[[カンナビノイド]][[CB1受容体]]、[[セロトニン]][[5-HT1B受容体|5-HT&lt;sub&gt;1B&lt;/sub&gt;受容体]]が存在する。これら[[Gタンパク質共役型受容体]]の活性化によって、[[三量体Gタンパク質]]から解離された&amp;beta;&amp;gamma;サブユニットは、電位依存性カルシウムチャネルに結合しCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流を抑制し、これによって伝達物質放出を抑制する&lt;ref name=ref40&gt;'''Tomoyuki Takahashi, Yoshinao Kajikawa, Masahiro Kimura, Naoto Saitoh, Tetsuhiro Tsujimoto'''&lt;br&gt; Presynaptic mechanism underlying regulation of transmitter release by G protein coupled receptors.&lt;br&gt;''Korean J. Physiol. Pharmacol. '' :2004, 8(2):69-76.&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref41&gt;&lt;pubmed&gt; 17067296 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このGタンパク質を介したシナプス伝達の抑制は、萼状シナプスにおけるシナプス前性の主要なシナプス伝達調節機構である。Gタンパク質共役受容体のうち、セロトニン5H-T&lt;sub&gt;1B&lt;/sub&gt;受容体、アデノシンA1受容体は生後2週齢までに消失するが、代謝活性型グルタミン酸受容体、GABA&lt;sub&gt;B&lt;/sub&gt;受容体を介した抑制は、生後発達を通じて存続する。しかし、これらの代謝活性型受容体のリガンドの由来は必ずしも明らかでない。<br /> <br /> 　[[シナプス前終末]]の膜電位は伝達物質の放出に影響を与える。シナプス前終末に発現するシナプス前終末[[グリシン受容体]]の開口&lt;ref name=ref42&gt;&lt;pubmed&gt; 11385573 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;やカリウムチャネル[[Kv7.5]]の不活化&lt;ref name=ref43&gt;&lt;pubmed&gt; 21666672 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;は[[膜電位]]を上昇させる（シナプス前終末内部のCl&lt;sup&gt;-&lt;/sup&gt;濃度は約20 mMと細胞体に比べて高く&lt;ref name=ref56&gt;&lt;pubmed&gt; 17079672 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;Cl&lt;sup&gt;-&lt;/sup&gt;平衡電位が静止膜電位より浅いため、グリシン受容体の開口はCl&lt;sup&gt;-&lt;/sup&gt;の細胞外への流出をもたらす）。この活動電位の閾値には到達しない膜電位上昇は、電位依存性カルシウムチャネルの[[開口確率]]を増大させ、前終末内のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇につながる。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇は[[自発性微小シナプス電流]]の頻度を増加させるとともに、活動電位によって誘発される小胞の放出を促進させる&lt;ref name=ref44&gt;&lt;pubmed&gt; 19403620 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　また、シナプス前終末の[[タンパク質リン酸化酵素A]]の活性化は[[EPAC]]を介してシナプス小胞の[[放出確率]]と即時[[放出可能プール]]サイズを共に増加させて、シナプス伝達を増強する&lt;ref name=ref45&gt;&lt;pubmed&gt; 15175390 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。さらに[[タンパク質リン酸化酵素C]]は[[小胞Ca2+センサー|小胞Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサー]]のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;感受性を増加して、高頻度刺激後のシナプス伝達増強をもたらす&lt;ref name=ref46&gt;&lt;pubmed&gt; 17884983 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==== エンドサイトーシスの修飾 ====<br /> 　開口放出とエンドサイトーシスのバランスは、シナプス伝達の維持に重要である。高頻度でシナプス伝達が起きると、シナプス前終末のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇しエンドサイトーシスが亢進する&lt;ref name=ref27 /&gt;。またシナプス後細胞では、[[NMDA型グルタミン酸受容体]]を介したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入によってNOSの活性化が誘導され[[一酸化窒素]]が合成される。一酸化窒素は拡散し[[逆行性シグナル]]としてシナプス前終末に入り、前終末の[[可溶性グアニル酸シクラーゼ]]を活性化する。以下、シナプス前終末内[[cGMP]]濃度の上昇→[[タンパク質リン酸化酵素G]] (PKG)の活性化→[[RhoA]]の活性→[[Rhoキナーゼ]]の活性化→[[PIP2|PIP&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;]]の産生というカスケードを経て、エンドサイトーシスを加速する&lt;ref name=ref47&gt;&lt;pubmed&gt; 22578503 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref48&gt;&lt;pubmed&gt; 23864695 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==== シナプス伝達の短期可塑性 ====<br /> 　シナプスでは、連続する複数の入力を受ける際、2番目以降のシナプス応答が初回の応答に比べて増強（促通）または減弱（[[抑圧]]）する[[短期可塑性]]が生じる。[[シナプス促通]]と抑圧を担う分子機構は独立かつ共存しており、いずれが優勢となるかは種々の条件によって異なる。<br /> <br /> 　Held萼状シナプスにおける短期抑圧の主な要因は、[[放出可能プール]]の枯渇、シナプス前終末カルシウムチャネルの不活性化&lt;ref name=ref49&gt;&lt;pubmed&gt; 9581770 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後細胞のAMPA型グルタミン酸受容体の[[脱感作]]&lt;ref name=ref9/&gt;&lt;ref name=ref20/&gt;である。聴覚獲得前の萼状シナプス前終末は、放出確率が高く、放出可能プールが小さく&lt;ref name=ref35/&gt;、またシナプス小胞の補充再利用も遅いため、短期抑圧を示す。聴覚獲得前の萼状シナプスにおける[[カルシウム]]チャネルの不活性化は、カルモジュリンによって誘導されるが、カルモジュリンの役割は生後発達と共に減弱する&lt;ref name=ref50&gt;&lt;pubmed&gt; 18238813 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。AMPA型グルタミン酸受容体の脱感作は高頻度入力の場合に重要となる&lt;ref name=ref20/&gt;。<br /> <br /> 　シナプス促通は、初回の活動電位によって流入したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が原因となって生じる。[[シナプス前終末内]]に残存したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が2回目の活動電位によって流入するCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に加算され、小胞のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーはより高濃度のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を感知する。また残存Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;はカルシウムチャネルの開口速度を速めて&lt;ref name=ref51&gt;&lt;pubmed&gt; 9769416 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、[[シナプス促通]]をもたらす&lt;ref name=ref44/&gt;。生後発達に伴い[[放出確率]]が低下し[[放出可能プール]]が大きくなるため、聴覚獲得後の萼状シナプスでは、促通傾向が優勢になる。<br /> <br /> 　なお聴覚獲得前の萼状シナプスでは、連続高頻度刺激によってシナプス伝達の数分にわたる増強（[[postsynaptic potentiation]]; [[PTP]]）が誘発可能である&lt;ref name=ref52&gt;&lt;pubmed&gt; 15695246 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このメカニズムはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇によって活性化した[[PKC]]が小胞Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;感受性を高めることによる&lt;ref name=ref46/&gt;。<br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> *[[シナプス]]<br /> *[[興奮性シナプス]]<br /> *[[シナプス前終末]]<br /> *[[シナプス小胞]]<br /> *[[活動電位]]<br /> *[[放出可能プール]]<br /> *[[放出確率]]<br /> *[[開口放出]]<br /> *[[アクティブゾーン]]<br /> *[[カルシウムチャネル]]<br /> *[[カリウムチャネル]]<br /> *[[Gタンパク質共役型受容体]]<br /> *[[エンドサイトーシス]]<br /> *[[グルタミン酸受容体]]<br /> *[[イオンチャンネル型グルタミン酸受容体]]<br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> &lt;references/&gt;</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:CalyxFig3.png&diff=36472 2016-06-27T08:29:41Z

<p>Yukihironakamura: Yukihironakamura 「ファイル:CalyxFig3.png」の新しい版をアップロードしました</p> <hr /> <div>音の振動は内耳の[[有毛細胞]]で電気信号に変換され、[[蝸牛神経]]を経て[[蝸牛]]神経核の細胞へ入力する。内側蝸牛神経核の球形房状細胞は脳幹反対側の台形体核へ[[興奮性]]の投射を送る。この[[軸索終末]]が萼状[[シナプス]]である。台形体核神経細胞は[[抑制性]]の投射を上オリーブ核へ送る。上オリーブ核の細胞は台形体核から抑制性の入力、同側（図右側）の蝸牛神経核から興奮性の入力を受け、左右の耳からの入力が合一する。興奮性投射は赤、抑制性投射は青で示してある。矢印は信号の流れを示す。</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=Held%E8%90%BC%E7%8A%B6%E3%82%B7%E3%83%8A%E3%83%97%E3%82%B9&diff=35323 2016-03-22T01:27:08Z

<p>Yukihironakamura: </p> <hr /> <div>&lt;div align=&quot;right&quot;&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/yn1144 中村 行宏]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東京慈恵会医科大学薬理学講座''&lt;br&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/ttakahas 高橋 智幸]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''沖縄科学技術大学院大学細胞分子シナプス機能ユニット''&lt;br&gt;<br /> 担当編集委員：柚崎 通介&lt;br&gt;<br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> 英：calyx of Held 独：Held'schen Calyx 仏：calice de Held<br /> <br /> {{box|text= 脳幹の蝸牛神経核から伸長した軸索終末端が、対側台形体核の主細胞に形成するカリックス（calyx、萼）状のシナプス。ドイツの解剖学者[[wikipedia:de: Hans von Held |Hans von Held]]（1866-1942）がゴルジ染色によって同定した&lt;ref name=ref1&gt;'''Hans von Held'''&lt;br&gt;Die zentrale Gehörleitung.&lt;br&gt;''Aqrch. Anat. Physiol. Anat. Abt. '' :1893, 17;201-248.&lt;/ref&gt;。聴覚神経回路を構成し、音源定位に重要な情報処理機能を果たしている。音入力を聴覚中枢へ高速かつ正確に伝達するため、前終末端が台形体核主細胞体を萼状に包み込み、入力信号に応じて多量の興奮性神経伝達物質グルタミン酸を放出する。1994年、Forsytheはこの巨大シナプス前終末から[[パッチクランプ]]記録を行うことに成功した&lt;ref name=ref2&gt;&lt;pubmed&gt; 7837096 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。ついでシナプス前終末とシナプス後細胞からの同時パッチクランプ記録（図1）が可能になり、温血動物中枢シナプス伝達機構の研究上、格好のモデルとなっている&lt;ref name=ref3&gt;&lt;pubmed&gt; 16896951 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref4&gt;'''高橋 智幸, 堀 哲也, 中村 行宏, 山下 貴之'''&lt;br&gt;プレシナプス機構のスライスパッチクランプ研究法&lt;br&gt;岡田泰伸編 最新パッチクランプ実験技術法, pp.96-102. ''吉岡書店（東京）'':2011&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref5&gt;&lt;pubmed&gt; 22035348 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。}}<br /> [[Image:CalyxFig1.png|thumb|450px|'''図1．カリックスシナプス前終末からのパッチクランプ記録'''&lt;br&gt;（左）ラット脳幹スライス標本におけるシナプス前終末とシナプス後細胞からの同時パッチクランプ記録の例。画面中央円形の構造が台形体核主細胞の細胞体、その細胞体上部辺縁に位置する三日月形の構造がカリックスシナプス前終末である。（右）パッチ電極より蛍光色素を注入し、カリックスシナプス前終末の形態を可視化した顕微鏡写真。透過光像と重ね合わせてある。]]<br /> <br /> <br /> == カリックスシナプスの形成 ==<br /> 内側[[蝸牛神経]]核の房状細胞（globular busy cell）の[[軸索]]は、[[Robo]]3によって脳幹対側への伸長が誘導され、EphBによって台形体核神経細胞にターゲッティングされる&lt;ref name=ref6&gt;&lt;pubmed&gt; 21093567 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。齧歯類では、軸索末端が台形体核に到達してコンタクトを形成するのは胎生17日齢頃であり、この時点ですでにシナプスは台形体核神経細胞に活動電位を誘発する強度を有している&lt;ref name=ref7&gt;&lt;pubmed&gt; 20855433 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。生後1日齢までは樹状に分岐した[[シナプス前終末]]がシナプス後細胞の細胞体や[[樹状突起]]に接触しており、1つの後細胞には複数の軸索が投射している。特徴的なカリックス状の[[シナプス前]]終末は、生後2～4日齢にかけて形成される。この期間に1つの主要な投射入力を残して他の入力線維は排除され、生後5日齢までには[[シナプス前終末]]とシナプス後細胞の間に1:1対応が確立する&lt;ref name=ref8&gt;&lt;pubmed&gt; 16707803 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。しかし、一部の[[蝸牛]]神経細胞の軸索は枝分かれして別の台形体核主細胞にも投射するため、蝸牛神経細胞と台形体核主細胞の関係は必ずしも1対1ではない。<br /> <br /> == 形態学的特徴 ==<br /> カリックスシナプス前終末は、後細胞の細胞体に直接、シナプスを形成している。樹状突起を介さないこの軸索細胞体間結合は、樹状突起フィルタリングによる電気信号の減衰や遅延を排除することによって、高速高信頼性のシナプス伝達に寄与している。前終末は生後1週齢では匙状に広がりシナプス後細胞表面の約60%を覆っているが&lt;ref name=ref9&gt;&lt;pubmed&gt; 12495627 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、生後2～3週齢以降では、末端が分岐（fenestration）して、幹（stalk）の先端に多数の隆起部（swelling）が生じてシナプス後細胞を取り囲むようになる&lt;ref name=ref10&gt;&lt;pubmed&gt; 8423239 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 生後9～14日齢[[ラット]]のカリックスシナプス前終末には450～1100個の[[アクティブゾーン]]が平均約600 nm間隔で存在している&lt;ref name=ref9 /&gt;&lt;ref name=ref11&gt;&lt;pubmed&gt; 12486149 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。アクティブゾーンは幹と隆起部どちらにも分布し、隆起部当たり平均6.8個存在する&lt;ref name=ref12&gt;&lt;pubmed&gt; 16399677 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。個々のアクティブゾーンは互いに独立してはたらくと考えられている。アクティブゾーンには1個当たり2～3個の[[シナプス小胞]]がドックしている様子が電子顕微鏡で観察されている&lt;ref name=ref9 /&gt;。また隆起部ではシナプス小胞がミトコンドリアの周囲をドーナツ状に取り囲んでいる構造が観察されている&lt;ref name=ref12 /&gt;。シナプス小胞の直径は約45 nmで&lt;ref name=ref9 /&gt;、シナプス前終末当たりの総数は7万個にのぼる&lt;ref name=ref11 /&gt;。またシナプス前終末内は[[細胞骨格]]が発達しており、シナプスの形態的安定性と[[シナプス小胞]]の動態に関わっている。シナプスの周囲はアストロサイトとNG2グリア細胞に囲まれており、一部のNG2グリア細胞はカリックスシナプス前終末から直接シナプス入力を受ける&lt;ref name=ref13&gt;&lt;pubmed&gt; 19635853 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> == シナプス伝達機構 ==<br /> カリックスシナプスには、高速・高信頼性のシナプス伝達を行うための最適化が見られるが、シナプス伝達の基本的な分子機構は、他のシナプスと共通であると考えられている。シナプス伝達機構についての一般的な性質は本辞典の他項目に譲り、本項ではHeldカリックスシナプスを標本として用いた研究で明らかとなった知見に絞って記述する。<br /> [[Image:CalyxFig2.png|thumb|240px|'''図2．シナプス前終末の活動電位、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流、シナプス後細胞の興奮性シナプス後電流の波形'''&lt;br&gt;聴覚獲得前生後7日齢（橙）と聴覚獲得後生後14日（青）Wistarラットのカリックスシナプスからパッチクランプ法にて記録した。蝸牛神経核房状細胞の軸索を電気刺激することによって発生するシナプス前終末活動電位波形（上段）を、膜電位固定法におけるコマンド電圧として利用してシナプス前終末Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流を測定（中段）し、同時に発生する興奮性シナプス後電流（下段）を台形体核神経細胞から記録した。生後発達に伴う活動電位幅の短縮は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流の発生するタイミングを早めることによって、シナプス後電流の立ち上がりを早め、シナプス遅延の短縮に貢献する。]]<br /> <br /> === シナプス前終末の活動電位 ===<br /> 内側蝸牛神経核の房状細胞で発生した[[活動電位]]は、[[軸索]]を伝導してシナプス前終末端に到達する。電位依存性[[ナトリウムチャネル]]は、カリックスシナプス前終末にはほとんど存在せず、前終末起始部に近接する[[ランヴィエ絞輪]]に局在しているため、活動電位はシナプス前終末へ受動的に伝播すると考えられている&lt;ref name=ref14&gt;&lt;pubmed&gt; 15814803 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。成熟齧歯動物のシナプス前終末の活動電位の振幅は約120 mV、半値幅は約0.2 ms であり&lt;ref name=ref15&gt;&lt;pubmed&gt; 11124994 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図2）、''in vivo''では1 KHzもの高頻度で発火する。活動電位は、電位依存性[[カリウムチャネル]]による修飾をうける。低電位活性型カリウムチャネルファミリーの[[Kv1.1]]、[[Kv1.2]]は主として前終末起始部に発現し、活動電位の発火頻度を調節する&lt;ref name=ref16&gt;&lt;pubmed&gt; 12177193 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。高電位活性型カリウムチャネルKv3.1はシナプス前終末のシナプスの反対側の膜上に高密度で発現し、膜を再分極することによって活動電位の幅を短縮している&lt;ref name=ref17&gt;&lt;pubmed&gt; 14614103 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> === シナプス小胞の開口放出 ===<br /> 活動電位によってシナプス前終末が脱分極すると電位依存性[[カルシウムチャネル]]Cav2が開口し、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の流入がシナプス小胞の開口放出を誘導する。Cav2はアクティブゾーン内部でクラスター状に分布しており、シナプス小胞はチャネルクラスターの外縁に位置していると推定される&lt;ref name=ref18&gt;&lt;pubmed&gt; 25533484 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。チャネルクラスター近傍でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の一過性濃度上昇は急峻な濃度勾配（[[カルシウムドメイン]]）を形成するため、カルシウムチャネルクラスター外縁とシナプス小胞の距離は、[[開口放出]]の確率やタイミングを規定する。成熟した齧歯類のシナプス前終末ではカルシウムチャネルクラスター外縁とシナプス小胞の距離は約20 nmであり、この距離でCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は数十 &amp;mu;Mに達すると推定される&lt;ref name=ref18 /&gt;。カリックスシナプスにおける主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーは[[シナプトタグミン]]2であり、シナプトタグミン2を欠損させた[[マウス]]では活動電位によって誘発される開口放出が著しく減少する&lt;ref name=ref19&gt;&lt;pubmed&gt; 21338883 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。通常、1発の活動電位に対する小胞の[[放出確率]]は0.1～0.2&lt;ref name=ref9 /&gt;&lt;ref name=ref20&gt;&lt;pubmed&gt; 18339695 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;である。放出された[[グルタミン酸]]は、シナプス間隙で数mMの濃度にまで達し&lt;ref name=ref21&gt;&lt;pubmed&gt; 23070699 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、後シナプス細胞のグルタミン酸受容体を活性化する。放出されたグルタミン酸は[[アストロサイト]]の[[グルタミン酸トランスポーター]]によって回収される。<br /> <br /> === シナプス後細胞に発生するシナプス電流と活動電位 ===<br /> シナプス後細胞の伝達物質受容体はAMPA型およびNMDA型[[グルタミン酸受容体]]である。成熟したカリックスシナプスでは、シナプス後電流は主としてAMPA型受容体、なかでも速い開閉キネティクスを備えたflop型GluA4によって担われる&lt;ref name=ref22&gt;&lt;pubmed&gt; 15634782 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス小胞1個あたりのグルタミン酸によって30～50 pAの微小シナプス電流が発生し&lt;ref name=ref23&gt;&lt;pubmed&gt; 12736334 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、1発の活動電位によってシナプス前終末から100個以上のシナプス小胞が放出されるため&lt;ref name=ref24&gt;&lt;pubmed&gt; 8837774 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後電流の振幅は数nA～数十nAに達する。この電流量は活動電位の[[閾値]]を超えるシナプス後細胞の脱分極を惹起するのに十分であり、シナプス前終末の1発の[[活動電位]]による伝達物質の放出によってシナプス後細胞に確実に活動電位が発生する。<br /> <br /> シナプス後細胞の細胞体に発現しているナトリウムチャネルは低密度なため[[活動電位]]は軸索起始部で発生して細胞体に逆伝播する&lt;ref name=ref14 /&gt;。[[ナトリウムチャネル]]に加えて、軸索起始部には電位依存性[[カリウムチャネル]]Kv1.1/Kv1.2が発現しており、活動電位の閾値と振幅を制御するとともに、1回の興奮性シナプス電位によって複数の活動電位が発生するのを防いでいる&lt;ref name=ref16 /&gt;。シナプス後細胞のKv2およびKv3.1は、活動電位の幅を調節することによって高頻度発火を可能にしている&lt;ref name=ref25&gt;&lt;pubmed&gt; 9547392 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> === シナプス小胞の回収と伝達物質充填、再利用 ===<br /> 伝達物質を開口放出した[[シナプス小胞]]は、[[エンドサイトーシス]]によって[[シナプス前終末]]に回収される。エンドサイトーシスは、[[GTP]]の加水分解を伴うダイナミンの活性によって担われる&lt;ref name=ref26&gt;&lt;pubmed&gt; 15637282 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。エンドサイトーシスの速度はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的に調節され、高頻度発火によってシナプス前終末のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇すると亢進し、実験的に[[カルシウムキレート剤]]をシナプス前終末に注入すると抑制される&lt;ref name=ref27&gt;&lt;pubmed&gt; 19640480 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref28&gt;&lt;pubmed&gt; 20562869 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。エンドサイトーシスの後、シナプス小胞は液胞型プロトンATPaseよって酸性化される。形成されたプロトンの濃度勾配を利用して小胞型グルタミン酸トランスポーターがシナプス小胞にグルタミン酸を充填する。カリックスシナプスには、小胞型グルタミン酸トランスポーターのVGluT&lt;sub&gt;1&lt;/sub&gt;とVGluT&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;が発現しているが&lt;ref name=ref29&gt;&lt;pubmed&gt; 15911123 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、両者が同一のシナプス小胞上に共存しているのか、別々の小胞上に発現しているのかは明らかでない。グルタミン酸取り込みの時定数（&amp;tau;）は生理的温度で7秒であり、小胞が完全に充填されるには数十秒を必要とする&lt;ref name=ref30&gt;&lt;pubmed&gt; 23141063 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス小胞は再利用のためアクティブゾーンへ輸送される。この過程には細胞骨格が関与し、アクチン&lt;ref name=ref31&gt;&lt;pubmed&gt; 12574412 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;やintersectin&lt;ref name=ref32&gt;&lt;pubmed&gt; 23633571 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;を阻害するとシナプス小胞の補充が遅れて高頻度シナプス伝達が障害される。<br /> <br /> === 聴覚の獲得に伴うカリックスシナプスの生後発達変化 ===<br /> マウスおよびラットでは生後12日齢頃に聴覚機能が完成するが、この時期にカリックスシナプス伝達の性質が変化することが知られている。<br /> 例えば、シナプス前終末における[[カリウムチャネル]]の発現増加と活性化速度の上昇によって、シナプス前終末の活動電位幅が短縮し（図2）、高頻度での活動電位発生が可能となる&lt;ref name=ref33&gt;&lt;pubmed&gt; 23633571 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。活動電位幅の短縮はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入のタイミングを早めシナプス応答の立ち上がりを早くするが、一方でカルシウムチャネルの開口数の減少と開口時間の短縮をもたらし、シナプス前末端へのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入量の減少によって小胞放出確率を低下させる。しかし、この[[放出確率]]の減少は、生後発達に伴ってCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーがカルシウムチャネルクラスターに接近して、より高濃度のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を感知することによって部分的に補償される&lt;ref name=ref18/&gt;&lt;ref name=ref34&gt;&lt;pubmed&gt; 15843616 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス強度は、更に[[アクティブゾーン]]の個数&lt;ref name=ref9/&gt;と即時[[放出可能プール]]サイズが増大することによって維持される&lt;ref name=ref35&gt;&lt;pubmed&gt; 11483715 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。放出確率の減少と放出可能プールの増大は、1回のシナプス伝達で消費されるシナプス小胞の割合を低く抑え、高頻度でのシナプス伝達の持続を可能とする。<br /> <br /> 聴覚獲得時期前後でシナプス小胞の開口放出を担う電位依存性[[カルシウムチャネル]]サブタイプの構成にも変化が生じる。生後7日齢シナプス前終末では[[Cav2.1]]（P/Q型）、[[Cav2.2]]（N型）、[[Cav2.3]]（R型）が共存してシナプス伝達を担っているが、生後2週齢までにCav2.2とCav2.3は消失しCav2.1だけが残る&lt;ref name=ref36&gt;&lt;pubmed&gt; 10627581 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。またシナプス前終末内の[[カルシウム結合蛋白質]] calretininの発現が増加して、シナプスの短期可塑性に影響を与える&lt;ref name=ref37&gt;&lt;pubmed&gt; 15355314 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> さらに、シナプス小胞の回収・充填機構でも生後発達変化が生じる。生後7日齢ではCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性エンドサイトーシスに[[カルモジュリン]]が関与するが&lt;ref name=ref38&gt;&lt;pubmed&gt; 19633667 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、生後14日齢ではカルモジュリンは関与しなくなり、より低親和性のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーによる機構に置換される&lt;ref name=ref28/&gt;。また小胞型グルタミン酸トランスポーター[[VGLUT1|VGluT1]]の発現が増加して&lt;ref name=ref29/&gt;、小胞へのグルタミン酸充填が加速される&lt;ref name=ref30/&gt;。<br /> 一方、シナプス後細胞においては、[[NMDA型受容体]]の発現がシナプス入力依存的に減少し&lt;ref name=ref39&gt;&lt;pubmed&gt; 11331363 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後電流は主としてAMPA型受容体によって担われるようになる。またAMPA型受容体サブタイプのうちGluA1が減少し、開閉キネティクスの速いGluA4の比率が上昇する&lt;ref name=ref22/&gt;。また単一シナプス小胞の伝達物質によって生じる微小シナプス電流の振幅も増大する&lt;ref name=ref23/&gt;。これらの生後発達変化はいずれも高速・高信頼性のシナプス伝達の達成に向けられている。<br /> <br /> == シナプス伝達の調節機構 ==<br /> <br /> === 伝達物質放出の修飾 ===<br /> [[シナプス前終末]]には、代謝型グルタミン酸受容体、代謝型[[GABA]]&lt;sub&gt;B&lt;/sub&gt;受容体、アデノシンA1受容体、ノルアドレナリン&amp;alpha;2受容体、カンナビノイドCB1受容体、セロトニン5-HT&lt;sub&gt;1B&lt;/sub&gt;受容体が存在する。これら[[Gタンパク質共役型受容体]]の活性化によって、三量体Gタンパク質から解離された&amp;beta;&amp;gamma;サブユニットは、電位依存性カルシウムチャネルに結合しCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流を抑制し、これによって伝達物質放出を抑制する&lt;ref name=ref40&gt;'''Tomoyuki Takahashi, Yoshinao Kajikawa, Masahiro Kimura, Naoto Saitoh, Tetsuhiro Tsujimoto'''&lt;br&gt; Presynaptic mechanism underlying regulation of transmitter release by G protein coupled receptors.&lt;br&gt;''Korean J. Physiol. Pharmacol. '' :2004, 8(2):69-76.&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref41&gt;&lt;pubmed&gt; 17067296 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このGタンパク質を介したシナプス伝達の抑制は、カリックスシナプスにおいてはシナプス前性の主要なシナプス伝達調節機構である。Gタンパク質共役受容体のうち、セロトニン5H-T&lt;sub&gt;1B&lt;/sub&gt;受容体、アデノシンA1受容体は生後2週齢までに消失するが、代謝型グルタミン酸受容体、GABA&lt;sub&gt;B&lt;/sub&gt;受容体を介した抑制は、生後発達を通じて存続する。しかし、これらの代謝型受容体のリガンドの由来は必ずしも明らかでない。<br /> <br /> [[シナプス前終末]]の膜電位は伝達物質の放出に影響を与える。シナプス前終末に発現する[[グリシン受容体]]の開口&lt;ref name=ref42&gt;&lt;pubmed&gt; 11385573 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;や[[カリウムチャネル]]Kv7.5の不活化&lt;ref name=ref43&gt;&lt;pubmed&gt; 21666672 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;は膜電位を上昇させる。この活動電位の閾値には到達しない膜電位上昇は、電位依存性[[カルシウムチャネル]]の[[開口確率]]を増大させ、前終末内のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇につながる。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇は自発性微小シナプス電流の頻度を増加させるとともに、活動電位によって誘発される小胞の放出を促進させる&lt;ref name=ref44&gt;&lt;pubmed&gt; 19403620 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> また、シナプス前終末の[[PKA]]の活性化はEPACを介してシナプス小胞の[[放出確率]]と即時[[放出可能プール]]サイズを共に増加させて、シナプス伝達を増強する&lt;ref name=ref45&gt;&lt;pubmed&gt; 15175390 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。さらにPKCは小胞Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;感受性を増加して、高頻度刺激後のシナプス伝達増強をもたらす&lt;ref name=ref46&gt;&lt;pubmed&gt; 17884983 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> === エンドサイトーシスの修飾 ===<br /> 開口放出とエンドサイトーシスの[[バランス]]は、シナプス伝達の維持に重要である。高頻度でシナプス伝達が起きると、[[シナプス前終末]]のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇しエンドサイトーシスが亢進する&lt;ref name=ref27 /&gt;。またシナプス後細胞では、[[NMDA型グルタミン酸受容体]]を介したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入によってNOSの活性化が誘導され[[一酸化窒素]]が合成される。一酸化窒素は拡散し逆行性シグナルとしてシナプス前終末に入り、前終末の可溶性グアニル酸シクラーゼを活性化する。以下、シナプス前終末内cGMP濃度の上昇→PKGの活性化→RhoAの活性→Rhoキナーゼの活性化→PIP&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;の産生というカスケードを経て、エンドサイトーシスを加速する&lt;ref name=ref47&gt;&lt;pubmed&gt; 22578503 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref48&gt;&lt;pubmed&gt; 23864695 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> === シナプス伝達の短期可塑性 ===<br /> シナプスでは、連続する複数の入力を受ける際、2番目以降のシナプス応答が初回の応答に比べて増強（促通）または減弱（[[抑圧]]）する短期可塑性が生じる。シナプス促通と抑圧を担う分子機構は独立かつ共存しており、いずれが優勢となるかは種々の条件によって異なる。<br /> <br /> カリックスシナプスにおける短期抑圧の主な要因は、[[放出可能プール]]の枯渇、シナプス前終末[[カルシウムチャネル]]の不活性化&lt;ref name=ref49&gt;&lt;pubmed&gt; 9581770 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後細胞の[[AMPA型グルタミン酸受容体]]の脱感作&lt;ref name=ref9/&gt;&lt;ref name=ref20/&gt;である。聴覚獲得前のカリックスシナプス前終末は、放出確率が高く、放出可能プールが小さく&lt;ref name=ref35/&gt;、またシナプス小胞の補充再利用も遅いため、短期抑圧を示す。聴覚獲得前のカリックスシナプスにおける[[カルシウム]]チャネルの不活性化は、カルモジュリンによって誘導されるが、カルモジュリンの役割は生後発達と共に減弱する&lt;ref name=ref50&gt;&lt;pubmed&gt; 18238813 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。AMPA型受容体の脱感作は高頻度入力の場合に重要となる&lt;ref name=ref20/&gt;。<br /> <br /> シナプス促通は、初回の活動電位によって流入したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が原因となって生じる。[[シナプス前終末内]]に残存したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が2回目の活動電位によって流入するCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に加算され、小胞のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーはより高濃度のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を感知する。また残存Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;はカルシウムチャネルの開口速度を速めて&lt;ref name=ref51&gt;&lt;pubmed&gt; 9769416 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス促通をもたらす&lt;ref name=ref44/&gt;。生後発達に伴い[[放出確率]]が低下し[[放出可能プール]]が大きくなるため、聴覚獲得後のカリックスシナプスでは、促通傾向が優勢になる。<br /> <br /> なお聴覚獲得前のカリックスシナプスでは、連続高頻度刺激によってシナプス伝達の数分にわたる増強（postsynaptic potentiation; PTP）が誘発可能である&lt;ref name=ref52&gt;&lt;pubmed&gt; 15695246 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このメカニズムはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇によって活性化したPKCが小胞Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;感受性を高めることによる&lt;ref name=ref46/&gt;。<br /> <br /> == 聴覚神経回路上での機能 ==<br /> [[Image:CalyxFig3.png|thumb|450px|'''図3．齧歯類脳幹の聴覚神経回路図'''&lt;br&gt;音の振動は内耳の有毛細胞で電気信号に変換され、蝸牛神経を経て蝸牛神経核の細胞へ入力する。内側蝸牛神経核の球形房状細胞は脳幹反対側の台形体核へ興奮性の投射を送る。この軸索終末がカリックスシナプスである。台形体核神経細胞は抑制性の投射を上オリーブ核へ送る。上オリーブ核の細胞は台形体核から抑制性の入力、同側（図右側）の蝸牛神経核から興奮性の入力を受け、左右の耳からの入力が合一する。興奮性投射は赤、抑制性投射は青で示してある。矢印は信号の流れを示す。]]<br /> 音の振動は内耳の[[有毛細胞]]で電気信号に変換され、蝸牛神経を経て蝸牛神経核へ入力する。内側蝸牛神経核の細胞のうち、大型の球形房状細胞（large spherical bushy cell）は低周波の音を検出し、両側の内側上オリーブ核に投射し、ここで両耳間時間差を検出する。一方、小型球形房状細胞（small spherical bushy cell）と球形房状細胞（globular bushy cell）は高周波の音を検出する。球形房状細胞（globular bushy cell）は脳幹反対側の台形体核へ[[興奮性]]の信号を送り、カリックスシナプスを介して台形体核神経細胞に興奮性入力を与える。台形体核神経細胞は[[抑制性]]投射を外側上オリーブ核へ送る（図3）。外側上オリーブ核は、同側（図右側）の小型球形房状細胞から興奮性の入力を同時に受けることによって、両耳間の音圧差を検出し、高周波の音源定位に貢献する。同一の音源に由来する興奮性入力と抑制性入力を同時に感知するためには、同側の蝸牛神経核小型球形房状細胞からの興奮性入力と反対側の球形房状細胞－台形体核神経細胞からの抑制性入力が時間差なしで外側上オリーブ核に到達する必要がある。カリックスシナプスの高速高信頼性伝達機能は、音源定位の目的に特化したものと考えられる。<br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> *[[シナプス]]<br /> *[[興奮性シナプス]]<br /> *[[シナプス前終末]]<br /> *[[シナプス小胞]]<br /> *[[活動電位]]<br /> *[[放出可能プール]]<br /> *[[放出確率]]<br /> *[[開口放出]]<br /> *[[アクティブゾーン]]<br /> *[[カルシウムチャネル]]<br /> *[[カリウムチャネル]]<br /> *[[Gタンパク質共役型受容体]]<br /> *[[エンドサイトーシス]]<br /> *[[グルタミン酸受容体]]<br /> *[[イオンチャンネル型グルタミン酸受容体]]<br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> &lt;references/&gt;</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=Held%E8%90%BC%E7%8A%B6%E3%82%B7%E3%83%8A%E3%83%97%E3%82%B9&diff=35322 2016-03-22T01:25:55Z

<p>Yukihironakamura: </p> <hr /> <div>&lt;div align=&quot;right&quot;&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/yn1144 中村 行宏]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東京慈恵会医科大学薬理学講座''&lt;br&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/ttakahas 高橋 智幸]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''沖縄科学技術大学院大学細胞分子シナプス機能ユニット''&lt;br&gt;<br /> 担当編集委員：柚崎 通介&lt;br&gt;<br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> 英：calyx of Held 独：Held'schen Calyx 仏：calice de Held<br /> <br /> {{box|text= 脳幹の蝸牛神経核から伸長した軸索終末端が、対側台形体核の主細胞に形成するカリックス（calyx、萼）状のシナプス。ドイツの解剖学者[[wikipedia:de: Hans von Held |Hans von Held]]（1866-1942）がゴルジ染色によって同定した&lt;ref name=ref1&gt;'''Hans von Held'''&lt;br&gt;Die zentrale Gehörleitung.&lt;br&gt;''Aqrch. Anat. Physiol. Anat. Abt. '' :1893, 17;201-248.&lt;/ref&gt;。聴覚神経回路を構成し、音源定位に重要な情報処理機能を果たしている。音入力を聴覚中枢へ高速かつ正確に伝達するため、前終末端が台形体核主細胞体を萼状に包み込み、入力信号に応じて多量の興奮性神経伝達物質グルタミン酸を放出する。1994年、Forsytheはこの巨大シナプス前終末から[[パッチクランプ]]記録を行うことに成功した&lt;ref name=ref2&gt;&lt;pubmed&gt; 7837096 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。ついでシナプス前終末とシナプス後細胞からの同時パッチクランプ記録（図1）が可能になり、温血動物中枢シナプス伝達機構の研究上、格好のモデルとなっている&lt;ref name=ref3&gt;&lt;pubmed&gt; 16896951 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref4&gt;'''高橋 智幸, 堀 哲也, 中村 行宏, 山下 貴之'''&lt;br&gt;プレシナプス機構のスライスパッチクランプ研究法&lt;br&gt;岡田泰伸編 最新パッチクランプ実験技術法, pp.96-102. ''吉岡書店（東京）'':2011&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref5&gt;&lt;pubmed&gt; 22035348 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。}}<br /> [[Image:CalyxFig1.png|thumb|450px|'''図1．カリックスシナプス前終末からのパッチクランプ記録'''&lt;br&gt;（左）ラット脳幹スライス標本におけるシナプス前終末とシナプス後細胞からの同時パッチクランプ記録の例。画面中央円形の構造が台形体核主細胞の細胞体、その細胞体上部辺縁に位置する三日月形の構造がカリックスシナプス前終末である。（右）パッチ電極より蛍光色素を注入し、カリックスシナプス前終末の形態を可視化した顕微鏡写真。透過光像と重ね合わせてある。]]<br /> <br /> <br /> == カリックスシナプスの形成 ==<br /> 内側[[蝸牛神経]]核の房状細胞（globular busy cell）の[[軸索]]は、[[Robo]]3によって脳幹対側への伸長が誘導され、EphBによって台形体核神経細胞にターゲッティングされる&lt;ref name=ref6&gt;&lt;pubmed&gt; 21093567 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。齧歯類では、軸索末端が台形体核に到達してコンタクトを形成するのは胎生17日齢頃であり、この時点ですでにシナプスは台形体核神経細胞に活動電位を誘発する強度を有している&lt;ref name=ref7&gt;&lt;pubmed&gt; 20855433 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。生後1日齢までは樹状に分岐した[[シナプス前終末]]がシナプス後細胞の細胞体や[[樹状突起]]に接触しており、1つの後細胞には複数の軸索が投射している。特徴的なカリックス状の[[シナプス前]]終末は、生後2～4日齢にかけて形成される。この期間に1つの主要な投射入力を残して他の入力線維は排除され、生後5日齢までには[[シナプス前終末]]とシナプス後細胞の間に1:1対応が確立する&lt;ref name=ref8&gt;&lt;pubmed&gt; 16707803 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。しかし、一部の[[蝸牛]]神経細胞の軸索は枝分かれして別の台形体核主細胞にも投射するため、蝸牛神経細胞と台形体核主細胞の関係は必ずしも1対1ではない。<br /> <br /> == 形態学的特徴 ==<br /> カリックスシナプス前終末は、後細胞の細胞体に直接、シナプスを形成している。樹状突起を介さないこの軸索細胞体間結合は、樹状突起フィルタリングによる電気信号の減衰や遅延を排除することによって、高速高信頼性のシナプス伝達に寄与している。前終末は生後1週齢では匙状に広がりシナプス後細胞表面の約60%を覆っているが&lt;ref name=ref9&gt;&lt;pubmed&gt; 12495627 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、生後2～3週齢以降では、末端が分岐（fenestration）して、幹（stalk）の先端に多数の隆起部（swelling）が生じてシナプス後細胞を取り囲むようになる&lt;ref name=ref10&gt;&lt;pubmed&gt; 8423239 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 生後9～14日齢[[ラット]]のカリックスシナプス前終末には450～1100個の[[アクティブゾーン]]が平均約600 nm間隔で存在している&lt;ref name=ref9 /&gt;&lt;ref name=ref11&gt;&lt;pubmed&gt; 12486149 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。アクティブゾーンは幹と隆起部どちらにも分布し、隆起部当たり平均6.8個存在する&lt;ref name=ref12&gt;&lt;pubmed&gt; 16399677 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。個々のアクティブゾーンは互いに独立してはたらくと考えられている。アクティブゾーンには1個当たり2～3個の[[シナプス小胞]]がドックしている様子が電子顕微鏡で観察されている&lt;ref name=ref9 /&gt;。また隆起部ではシナプス小胞がミトコンドリアの周囲をドーナツ状に取り囲んでいる構造が観察されている&lt;ref name=ref12 /&gt;。シナプス小胞の直径は約45 nmで&lt;ref name=ref9 /&gt;、シナプス前終末当たりの総数は7万個にのぼる&lt;ref name=ref11 /&gt;。またシナプス前終末内は[[細胞骨格]]が発達しており、シナプスの形態的安定性と[[シナプス小胞]]の動態に関わっている。シナプスの周囲はアストロサイトとNG2グリア細胞に囲まれており、一部のNG2グリア細胞はカリックスシナプス前終末から直接シナプス入力を受ける&lt;ref name=ref13&gt;&lt;pubmed&gt; 19635853 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> == シナプス伝達機構 ==<br /> カリックスシナプスには、高速・高信頼性のシナプス伝達を行うための最適化が見られるが、シナプス伝達の基本的な分子機構は、他のシナプスと共通であると考えられている。シナプス伝達機構についての一般的な性質は本辞典の他項目に譲り、本項ではHeldカリックスシナプスを標本として用いた研究で明らかとなった知見に絞って記述する。<br /> [[Image:CalyxFig2.png|thumb|240px|'''図2．シナプス前終末の活動電位、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流、シナプス後細胞の興奮性シナプス後電流の波形'''&lt;br&gt;聴覚獲得前生後7日齢（橙）と聴覚獲得後生後14日（青）Wistarラットのカリックスシナプスからパッチクランプ法にて記録した。蝸牛神経核房状細胞の軸索を電気刺激することによって発生するシナプス前終末活動電位波形（上段）を、膜電位固定法におけるコマンド電圧として利用してシナプス前終末Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流を測定（中段）し、同時に発生する興奮性シナプス後電流（下段）を台形体核神経細胞から記録した。生後発達に伴う活動電位幅の短縮は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流の発生するタイミングを早めることによって、シナプス後電流の立ち上がりを早め、シナプス遅延の短縮に貢献する。]]<br /> <br /> === シナプス前終末の活動電位 ===<br /> 内側蝸牛神経核の房状細胞で発生した[[活動電位]]は、[[軸索]]を伝導してシナプス前終末端に到達する。電位依存性[[ナトリウムチャネル]]は、カリックスシナプス前終末にはほとんど存在せず、前終末起始部に近接する[[ランヴィエ絞輪]]に局在しているため、活動電位はシナプス前終末へ受動的に伝播すると考えられている&lt;ref name=ref14&gt;&lt;pubmed&gt; 15814803 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。成熟齧歯動物のシナプス前終末の活動電位の振幅は約120 mV、半値幅は約0.2 ms であり&lt;ref name=ref15&gt;&lt;pubmed&gt; 11124994 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図2）、''in vivo''では1 KHzもの高頻度で発火する。活動電位は、電位依存性[[カリウムチャネル]]による修飾をうける。低電位活性型カリウムチャネルファミリーの[[Kv1.1]]、[[Kv1.2]]は主として前終末起始部に発現し、活動電位の発火頻度を調節する&lt;ref name=ref16&gt;&lt;pubmed&gt; 12177193 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。高電位活性型カリウムチャネルKv3.1はシナプス前終末のシナプスの反対側の膜上に高密度で発現し、膜を再分極することによって活動電位の幅を短縮している&lt;ref name=ref17&gt;&lt;pubmed&gt; 14614103 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> === シナプス小胞の開口放出 ===<br /> 活動電位によってシナプス前終末が脱分極すると電位依存性[[カルシウムチャネル]]Cav2が開口し、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の流入がシナプス小胞の開口放出を誘導する。Cav2はアクティブゾーン内部でクラスター状に分布しており、シナプス小胞はチャネルクラスターの外縁に位置していると推定される&lt;ref name=ref18&gt;&lt;pubmed&gt; 25533484 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。チャネルクラスター近傍でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の一過性濃度上昇は急峻な濃度勾配（[[カルシウムドメイン]]）を形成するため、カルシウムチャネルクラスター外縁とシナプス小胞の距離は、[[開口放出]]の確率やタイミングを規定する。成熟した齧歯類のシナプス前終末ではカルシウムチャネルクラスター外縁とシナプス小胞の距離は約20 nmであり、この距離でCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は数十 &amp;mu;Mに達すると推定される&lt;ref name=ref18 /&gt;。カリックスシナプスにおける主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーは[[シナプトタグミン]]2であり、シナプトタグミン2を欠損させた[[マウス]]では活動電位によって誘発される開口放出が著しく減少する&lt;ref name=ref19&gt;&lt;pubmed&gt; 21338883 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。通常、1発の活動電位に対する小胞の[[放出確率]]は0.1～0.2&lt;ref name=ref9 /&gt;&lt;ref name=ref20&gt;&lt;pubmed&gt; 18339695 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;である。放出された[[グルタミン酸]]は、シナプス間隙で数mMの濃度にまで達し&lt;ref name=ref21&gt;&lt;pubmed&gt; 23070699 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、後シナプス細胞のグルタミン酸受容体を活性化する。放出されたグルタミン酸は[[アストロサイト]]の[[グルタミン酸トランスポーター]]によって回収される。<br /> <br /> === シナプス後細胞に発生するシナプス電流と活動電位 ===<br /> シナプス後細胞の伝達物質受容体はAMPA型およびNMDA型[[グルタミン酸受容体]]である。成熟したカリックスシナプスでは、シナプス後電流は主としてAMPA型受容体、なかでも速い開閉キネティクスを備えたflop型GluA4によって担われる&lt;ref name=ref22&gt;&lt;pubmed&gt; 15634782 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス小胞1個あたりのグルタミン酸によって30～50 pAの微小シナプス電流が発生し&lt;ref name=ref23&gt;&lt;pubmed&gt; 12736334 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、1発の活動電位によってシナプス前終末から100個以上のシナプス小胞が放出されるため&lt;ref name=ref24&gt;&lt;pubmed&gt; 8837774 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後電流の振幅は数nA～数十nAに達する。この電流量は活動電位の[[閾値]]を超えるシナプス後細胞の脱分極を惹起するのに十分であり、シナプス前終末の1発の[[活動電位]]による伝達物質の放出によってシナプス後細胞に確実に活動電位が発生する。<br /> <br /> シナプス後細胞の細胞体に発現しているナトリウムチャネルは低密度なため[[活動電位]]は軸索起始部で発生して細胞体に逆伝播する&lt;ref name=ref14 /&gt;。[[ナトリウムチャネル]]に加えて、軸索起始部には電位依存性[[カリウムチャネル]]Kv1.1/Kv1.2が発現しており、活動電位の閾値と振幅を制御するとともに、1回の興奮性シナプス電位によって複数の活動電位が発生するのを防いでいる&lt;ref name=ref16 /&gt;。シナプス後細胞のKv2およびKv3.1は、活動電位の幅を調節することによって高頻度発火を可能にしている&lt;ref name=ref25&gt;&lt;pubmed&gt; 9547392 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> === シナプス小胞の回収と伝達物質充填、再利用 ===<br /> 伝達物質を開口放出した[[シナプス小胞]]は、[[エンドサイトーシス]]によって[[シナプス前終末]]に回収される。エンドサイトーシスは、[[GTP]]の加水分解を伴うダイナミンの活性によって担われる&lt;ref name=ref26&gt;&lt;pubmed&gt; 15637282 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。エンドサイトーシスの速度はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的に調節され、高頻度発火によってシナプス前終末のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇すると亢進し、実験的に[[カルシウムキレート剤]]をシナプス前終末に注入すると抑制される&lt;ref name=ref27&gt;&lt;pubmed&gt; 19640480 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref28&gt;&lt;pubmed&gt; 20562869 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。エンドサイトーシスの後、シナプス小胞は液胞型プロトンATPaseよって酸性化される。形成されたプロトンの濃度勾配を利用して小胞型グルタミン酸トランスポーターがシナプス小胞にグルタミン酸を充填する。カリックスシナプスには、小胞型グルタミン酸トランスポーターのVGluT&lt;sub&gt;1&lt;/sub&gt;とVGluT&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;が発現しているが&lt;ref name=ref29&gt;&lt;pubmed&gt; 15911123 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、両者が同一のシナプス小胞上に共存しているのか、別々の小胞上に発現しているのかは明らかでない。グルタミン酸取り込みの時定数（&amp;tau;）は生理的温度で7秒であり、小胞が完全に充填されるには数十秒を必要とする&lt;ref name=ref30&gt;&lt;pubmed&gt; 23141063 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス小胞は再利用のためアクティブゾーンへ輸送される。この過程には細胞骨格が関与し、アクチン&lt;ref name=ref31&gt;&lt;pubmed&gt; 12574412 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;やintersectin&lt;ref name=ref32&gt;&lt;pubmed&gt; 23633571 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;を阻害するとシナプス小胞の補充が遅れて高頻度シナプス伝達が障害される。<br /> <br /> === 聴覚の獲得に伴うカリックスシナプスの生後発達変化 ===<br /> マウスおよびラットでは生後12日齢頃に聴覚機能が完成するが、この時期にカリックスシナプス伝達の性質が変化することが知られている。<br /> 例えば、シナプス前終末における[[カリウムチャネル]]の発現増加と活性化速度の上昇によって、シナプス前終末の活動電位幅が短縮し（図2）、高頻度での活動電位発生が可能となる&lt;ref name=ref33&gt;&lt;pubmed&gt; 23633571 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。活動電位幅の短縮はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入のタイミングを早めシナプス応答の立ち上がりを早くするが、一方でカルシウムチャネルの開口数の減少と開口時間の短縮をもたらし、シナプス前末端へのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入量の減少によって小胞放出確率を低下させる。しかし、この[[放出確率]]の減少は、生後発達に伴ってCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーがカルシウムチャネルクラスターに接近して、より高濃度のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を感知することによって部分的に補償される&lt;ref name=ref18/&gt;&lt;ref name=ref34&gt;&lt;pubmed&gt; 15843616 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス強度は、更に[[アクティブゾーン]]の個数&lt;ref name=ref9/&gt;と即時[[放出可能プール]]サイズが増大することによって維持される&lt;ref name=ref35&gt;&lt;pubmed&gt; 11483715 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。放出確率の減少と放出可能プールの増大は、1回のシナプス伝達で消費されるシナプス小胞の割合を低く抑え、高頻度でのシナプス伝達の持続を可能とする。<br /> <br /> 聴覚獲得時期前後でシナプス小胞の開口放出を担う電位依存性[[カルシウムチャネル]]サブタイプの構成にも変化が生じる。生後7日齢シナプス前終末では[[Cav2.1]]（P/Q型）、[[Cav2.2]]（N型）、[[Cav2.3]]（R型）が共存してシナプス伝達を担っているが、生後2週齢までにCav2.2とCav2.3は消失しCav2.1だけが残る&lt;ref name=ref36&gt;&lt;pubmed&gt; 10627581 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。またシナプス前終末内の[[カルシウム結合蛋白質]] calretininの発現が増加して、シナプスの短期可塑性に影響を与える&lt;ref name=ref37&gt;&lt;pubmed&gt; 15355314 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> さらに、シナプス小胞の回収・充填機構でも生後発達変化が生じる。生後7日齢ではCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性エンドサイトーシスに[[カルモジュリン]]が関与するが&lt;ref name=ref38&gt;&lt;pubmed&gt; 19633667 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、生後14日齢ではカルモジュリンは関与しなくなり、より低親和性のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーによる機構に置換される&lt;ref name=ref28/&gt;。また小胞型グルタミン酸トランスポーター[[VGLUT1|VGluT1]]の発現が増加して&lt;ref name=ref29/&gt;、小胞へのグルタミン酸充填が加速される&lt;ref name=ref30/&gt;。<br /> 一方、シナプス後細胞においては、[[NMDA型受容体]]の発現がシナプス入力依存的に減少し&lt;ref name=ref39&gt;&lt;pubmed&gt; 11331363 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後電流は主としてAMPA型受容体によって担われるようになる。またAMPA型受容体サブタイプのうちGluA1が減少し、開閉キネティクスの速いGluA4の比率が上昇する&lt;ref name=ref22/&gt;。また単一シナプス小胞の伝達物質によって生じる微小シナプス電流の振幅も増大する&lt;ref name=ref23/&gt;。これらの生後発達変化はいずれも高速・高信頼性のシナプス伝達の達成に向けられている。<br /> <br /> == シナプス伝達の調節機構 ==<br /> <br /> === 伝達物質放出の修飾 ===<br /> [[シナプス前終末]]には、代謝型グルタミン酸受容体、代謝型[[GABA]]&lt;sub&gt;B&lt;/sub&gt;受容体、アデノシンA1受容体、ノルアドレナリン&amp;alpha;2受容体、カンナビノイドCB1受容体、セロトニン5-HT&lt;sub&gt;1B&lt;/sub&gt;受容体が存在する。これら[[Gタンパク質共役型受容体]]の活性化によって、三量体Gタンパク質から解離された&amp;beta;&amp;gamma;サブユニットは、電位依存性カルシウムチャネルに結合しCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流を抑制し、これによって伝達物質放出を抑制する&lt;ref name=ref40&gt;'''Tomoyuki Takahashi, Yoshinao Kajikawa, Masahiro Kimura, Naoto Saitoh, Tetsuhiro Tsujimoto'''&lt;br&gt; Presynaptic mechanism underlying regulation of transmitter release by G protein coupled receptors.&lt;br&gt;''Korean J. Physiol. Pharmacol. '' :2004, 8(2):69-76.&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref41&gt;&lt;pubmed&gt; 17067296 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このGタンパク質を介したシナプス伝達の抑制は、カリックスシナプスにおいてはシナプス前性の主要なシナプス伝達調節機構である。Gタンパク質共役受容体のうち、セロトニン5H-T&lt;sub&gt;1B&lt;/sub&gt;受容体、アデノシンA1受容体は生後2週齢までに消失するが、代謝型グルタミン酸受容体、GABA&lt;sub&gt;B&lt;/sub&gt;受容体を介した抑制は、生後発達を通じて存続する。しかし、これらの代謝型受容体のリガンドの由来は必ずしも明らかでない。<br /> <br /> [[シナプス前終末]]の膜電位は伝達物質の放出に影響を与える。シナプス前終末に発現する[[グリシン受容体]]の開口&lt;ref name=ref42&gt;&lt;pubmed&gt; 11385573 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;や[[カリウムチャネル]]Kv7.5の不活化&lt;ref name=ref43&gt;&lt;pubmed&gt; 21666672 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;は膜電位を上昇させる。この活動電位の閾値には到達しない膜電位上昇は、電位依存性[[カルシウムチャネル]]の[[開口確率]]を増大させ、前終末内のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇につながる。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇は自発性微小シナプス電流の頻度を増加させるとともに、活動電位によって誘発される小胞の放出を促進させる&lt;ref name=ref44&gt;&lt;pubmed&gt; 19403620 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> また、シナプス前終末の[[PKA]]の活性化はEPACを介してシナプス小胞の[[放出確率]]と即時[[放出可能プール]]サイズを共に増加させて、シナプス伝達を増強する&lt;ref name=ref45&gt;&lt;pubmed&gt; 15175390 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。さらにPKCは小胞Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;感受性を増加して、高頻度刺激後のシナプス伝達増強をもたらす&lt;ref name=ref46&gt;&lt;pubmed&gt; 17884983 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> === エンドサイトーシスの修飾 ===<br /> 開口放出とエンドサイトーシスの[[バランス]]は、シナプス伝達の維持に重要である。高頻度でシナプス伝達が起きると、[[シナプス前終末]]のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇しエンドサイトーシスが亢進する&lt;ref name=ref27 /&gt;。またシナプス後細胞では、[[NMDA型グルタミン酸受容体]]を介したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入によってNOSの活性化が誘導され[[一酸化窒素]]が合成される。一酸化窒素は拡散し逆行性シグナルとしてシナプス前終末に入り、前終末の可溶性グアニル酸シクラーゼを活性化する。以下、シナプス前終末内cGMP濃度の上昇→PKGの活性化→RhoAの活性→Rhoキナーゼの活性化→PIP&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;の産生というカスケードを経て、エンドサイトーシスを加速する&lt;ref name=ref47&gt;&lt;pubmed&gt; 22578503 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref48&gt;&lt;pubmed&gt; 23864695 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> === シナプス伝達の短期可塑性 ===<br /> シナプスでは、連続する複数の入力を受ける際、2番目以降のシナプス応答が初回の応答に比べて増強（促通）または減弱（[[抑圧]]）する短期可塑性が生じる。シナプス促通と抑圧を担う分子機構は独立かつ共存しており、いずれが優勢となるかは種々の条件によって異なる。<br /> <br /> カリックスシナプスにおける短期抑圧の主な要因は、[[放出可能プール]]の枯渇、シナプス前終末[[カルシウムチャネル]]の不活性化&lt;ref name=ref49&gt;&lt;pubmed&gt; 9581770 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後細胞の[[AMPA型グルタミン酸受容体]]の脱感作&lt;ref name=ref9/&gt;&lt;ref name=ref20/&gt;である。聴覚獲得前のカリックスシナプス前終末は、放出確率が高く、放出可能プールが小さく&lt;ref name=ref35/&gt;、またシナプス小胞の補充再利用も遅いため、短期抑圧を示す。聴覚獲得前のカリックスシナプスにおける[[カルシウム]]チャネルの不活性化は、カルモジュリンによって誘導されるが、カルモジュリンの役割は生後発達と共に減弱する&lt;ref name=ref50&gt;&lt;pubmed&gt; 18238813 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。AMPA型受容体の脱感作は高頻度入力の場合に重要となる&lt;ref name=ref20/&gt;。<br /> <br /> シナプス促通は、初回の活動電位によって流入したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が原因となって生じる。[[シナプス前終末内]]に残存したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が2回目の活動電位によって流入するCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に加算され、小胞のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーはより高濃度のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を感知する。また残存Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;はカルシウムチャネルの開口速度を速めて&lt;ref name=ref51&gt;&lt;pubmed&gt; 9769416 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス促通をもたらす&lt;ref name=ref44/&gt;。生後発達に伴い[[放出確率]]が低下し[[放出可能プール]]が大きくなるため、聴覚獲得後の萼状シナプスでは、促通傾向が優勢になる。<br /> <br /> なお聴覚獲得前のカリックスシナプスでは、連続高頻度刺激によってシナプス伝達の数分にわたる増強（postsynaptic potentiation; PTP）が誘発可能である&lt;ref name=ref52&gt;&lt;pubmed&gt; 15695246 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このメカニズムはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇によって活性化したPKCが小胞Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;感受性を高めることによる&lt;ref name=ref46/&gt;。<br /> <br /> == 聴覚神経回路上での機能 ==<br /> [[Image:CalyxFig3.png|thumb|450px|'''図3．齧歯類脳幹の聴覚神経回路図'''&lt;br&gt;音の振動は内耳の有毛細胞で電気信号に変換され、蝸牛神経を経て蝸牛神経核の細胞へ入力する。内側蝸牛神経核の球形房状細胞は脳幹反対側の台形体核へ興奮性の投射を送る。この軸索終末がカリックスシナプスである。台形体核神経細胞は抑制性の投射を上オリーブ核へ送る。上オリーブ核の細胞は台形体核から抑制性の入力、同側（図右側）の蝸牛神経核から興奮性の入力を受け、左右の耳からの入力が合一する。興奮性投射は赤、抑制性投射は青で示してある。矢印は信号の流れを示す。]]<br /> 音の振動は内耳の[[有毛細胞]]で電気信号に変換され、蝸牛神経を経て蝸牛神経核へ入力する。内側蝸牛神経核の細胞のうち、大型の球形房状細胞（large spherical bushy cell）は低周波の音を検出し、両側の内側上オリーブ核に投射し、ここで両耳間時間差を検出する。一方、小型球形房状細胞（small spherical bushy cell）と球形房状細胞（globular bushy cell）は高周波の音を検出する。球形房状細胞（globular bushy cell）は脳幹反対側の台形体核へ[[興奮性]]の信号を送り、カリックスシナプスを介して台形体核神経細胞に興奮性入力を与える。台形体核神経細胞は[[抑制性]]投射を外側上オリーブ核へ送る（図3）。外側上オリーブ核は、同側（図右側）の小型球形房状細胞から興奮性の入力を同時に受けることによって、両耳間の音圧差を検出し、高周波の音源定位に貢献する。同一の音源に由来する興奮性入力と抑制性入力を同時に感知するためには、同側の蝸牛神経核小型球形房状細胞からの興奮性入力と反対側の球形房状細胞－台形体核神経細胞からの抑制性入力が時間差なしで外側上オリーブ核に到達する必要がある。カリックスシナプスの高速高信頼性伝達機能は、音源定位の目的に特化したものと考えられる。<br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> *[[シナプス]]<br /> *[[興奮性シナプス]]<br /> *[[シナプス前終末]]<br /> *[[シナプス小胞]]<br /> *[[活動電位]]<br /> *[[放出可能プール]]<br /> *[[放出確率]]<br /> *[[開口放出]]<br /> *[[アクティブゾーン]]<br /> *[[カルシウムチャネル]]<br /> *[[カリウムチャネル]]<br /> *[[Gタンパク質共役型受容体]]<br /> *[[エンドサイトーシス]]<br /> *[[グルタミン酸受容体]]<br /> *[[イオンチャンネル型グルタミン酸受容体]]<br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> &lt;references/&gt;</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:CalyxFig3.png&diff=35321 2016-03-22T01:24:56Z

<p>Yukihironakamura: Yukihironakamura 「ファイル:CalyxFig3.png」の新しい版をアップロードしました</p> <hr /> <div>音の振動は内耳の[[有毛細胞]]で電気信号に変換され、[[蝸牛神経]]を経て[[蝸牛]]神経核の細胞へ入力する。内側蝸牛神経核の球形房状細胞は脳幹反対側の台形体核へ[[興奮性]]の投射を送る。この[[軸索終末]]が萼状[[シナプス]]である。台形体核神経細胞は[[抑制性]]の投射を上オリーブ核へ送る。上オリーブ核の細胞は台形体核から抑制性の入力、同側（図右側）の蝸牛神経核から興奮性の入力を受け、左右の耳からの入力が合一する。興奮性投射は赤、抑制性投射は青で示してある。矢印は信号の流れを示す。</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:CalyxFig2.png&diff=35319 2016-03-22T01:23:27Z

<p>Yukihironakamura: Yukihironakamura 「ファイル:CalyxFig2.png」の新しい版をアップロードしました</p> <hr /> <div>聴覚獲得前生後7日齢（橙）と聴覚獲得後生後14日（青）のWistar[[ラット]]萼状[[シナプス]]から[[パッチクランプ法]]にて記録した。[[蝸牛神経]]核房状細胞の[[軸索]]を電気刺激することによって発生する[[シナプス前終末]]活動電位波形（上段）を、膜電位固定法におけるコマンド電圧として利用して[[シナプス前]]終末Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流を測定（中段）し、同時に発生する興奮性シナプス後電流（下段）を台形体核神経細胞から記録した。生後発達に伴う活動電位幅の短縮は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流の発生するタイミングを早めることによって、シナプス後電流の立ち上がりを早め、シナプス遅延の短縮に貢献する。</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=Held%E8%90%BC%E7%8A%B6%E3%82%B7%E3%83%8A%E3%83%97%E3%82%B9&diff=35314 2016-03-20T13:36:54Z

<p>Yukihironakamura: ページの作成:「&lt;div align=&quot;right&quot;&gt; &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/yn1144 中村 行宏]&lt;/font&gt;&lt;br&gt; &#039;&#039;東京慈恵会医科大学薬理学講座&#039;&#039;&lt;br&gt; &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://res...」</p> <hr /> <div>&lt;div align=&quot;right&quot;&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/yn1144 中村 行宏]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東京慈恵会医科大学薬理学講座''&lt;br&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;[http://researchmap.jp/ttakahas 高橋 智幸]&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''沖縄科学技術大学院大学細胞分子シナプス機能ユニット''&lt;br&gt;<br /> 担当編集委員：柚崎 通介&lt;br&gt;<br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> 英：calyx of Held 独：Held'schen Calyx 仏：calice de Held<br /> <br /> {{box|text= 脳幹の蝸牛神経核から伸長した軸索終末端が、対側台形体核の主細胞に形成する萼（calyx）状のシナプス。ドイツの解剖学者[[wikipedia:de: Hans von Held |Hans von Held]]（1866-1942）がゴルジ染色によって同定した&lt;ref name=ref1&gt;'''Hans von Held'''&lt;br&gt;Die zentrale Gehörleitung.&lt;br&gt;''Aqrch. Anat. Physiol. Anat. Abt. '' :1893, 17;201-248.&lt;/ref&gt;。聴覚神経回路を構成し、音源定位に重要な情報処理機能を果たしている。音入力を聴覚中枢へ高速かつ正確に伝達するため、前終末端が台形体核主細胞体を萼状に包み込み、入力信号に応じて多量の興奮性神経伝達物質グルタミン酸を放出する。1994年、Forsytheはこの巨大シナプス前終末から[[パッチクランプ]]記録を行うことに成功した&lt;ref name=ref2&gt;&lt;pubmed&gt; 7837096 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。ついでシナプス前終末とシナプス後細胞からの同時パッチクランプ記録（図1）が可能になり、温血動物中枢シナプス伝達機構の研究上、格好のモデルとなっている&lt;ref name=ref3&gt;&lt;pubmed&gt; 16896951 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref4&gt;'''高橋 智幸, 堀 哲也, 中村 行宏, 山下 貴之'''&lt;br&gt;プレシナプス機構のスライスパッチクランプ研究法&lt;br&gt;岡田泰伸編 最新パッチクランプ実験技術法, pp.96-102. ''吉岡書店（東京）'':2011&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref5&gt;&lt;pubmed&gt; 22035348 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。}}<br /> [[Image:CalyxFig1.png|thumb|450px|'''図1．萼状シナプス前終末からのパッチクランプ記録'''&lt;br&gt;（左）ラット脳幹スライス標本におけるシナプス前終末とシナプス後細胞からの同時パッチクランプ記録の例。画面中央円形の構造が台形体核主細胞の細胞体、その細胞体上部辺縁に位置する三日月形の構造が萼状シナプス前終末である。（右）パッチ電極より蛍光色素を注入し、萼状シナプス前終末の形態を可視化した顕微鏡写真。透過光像と重ね合わせてある。]]<br /> <br /> <br /> == 萼状シナプスの形成 ==<br /> 内側[[蝸牛神経]]核の房状細胞（globular busy cell）の[[軸索]]は、[[Robo]]3によって脳幹対側への伸長が誘導され、EphBによって台形体核神経細胞にターゲッティングされる&lt;ref name=ref6&gt;&lt;pubmed&gt; 21093567 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。齧歯類では、軸索末端が台形体核に到達してコンタクトを形成するのは胎生17日齢頃であり、この時点ですでにシナプスは台形体核神経細胞に活動電位を誘発する強度を有している&lt;ref name=ref7&gt;&lt;pubmed&gt; 20855433 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。生後1日齢までは樹状に分岐した[[シナプス前終末]]がシナプス後細胞の細胞体や[[樹状突起]]に接触しており、1つの後細胞には複数の軸索が投射している。特徴的な萼状[[シナプス前]]終末は、生後2～4日齢にかけて形成される。この期間に1つの主要な投射入力を残して他の入力線維は排除され、生後5日齢までには[[シナプス前終末]]とシナプス後細胞の間に1:1対応が確立する&lt;ref name=ref8&gt;&lt;pubmed&gt; 16707803 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。しかし、一部の[[蝸牛]]神経細胞の軸索は枝分かれして別の台形体核主細胞にも投射するため、蝸牛神経細胞と台形体核主細胞の関係は必ずしも1対1ではない。<br /> <br /> == 形態学的特徴 ==<br /> 萼状シナプス前終末は、後細胞の細胞体に直接、シナプスを形成している。樹状突起を介さないこの軸索細胞体間結合は、樹状突起フィルタリングによる電気信号の減衰や遅延を排除することによって、高速高信頼性のシナプス伝達に寄与している。前終末は生後1週齢では匙状に広がりシナプス後細胞表面の約60%を覆っているが&lt;ref name=ref9&gt;&lt;pubmed&gt; 12495627 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、生後2～3週齢以降では、末端が分岐（fenestration）して、幹（stalk）の先端に多数の隆起部（swelling）が生じてシナプス後細胞を取り囲むようになる&lt;ref name=ref10&gt;&lt;pubmed&gt; 8423239 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 生後9～14日齢[[ラット]]の萼状シナプス前終末には450～1100個の[[アクティブゾーン]]が平均約600 nm間隔で存在している&lt;ref name=ref9 /&gt;&lt;ref name=ref11&gt;&lt;pubmed&gt; 12486149 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。アクティブゾーンは幹と隆起部どちらにも分布し、隆起部当たり平均6.8個存在する&lt;ref name=ref12&gt;&lt;pubmed&gt; 16399677 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。個々のアクティブゾーンは互いに独立してはたらくと考えられている。アクティブゾーンには1個当たり2～3個の[[シナプス小胞]]がドックしている様子が電子顕微鏡で観察されている&lt;ref name=ref9 /&gt;。また隆起部ではシナプス小胞がミトコンドリアの周囲をドーナツ状に取り囲んでいる構造が観察されている&lt;ref name=ref12 /&gt;。シナプス小胞の直径は約45 nmで&lt;ref name=ref9 /&gt;、シナプス前終末当たりの総数は7万個にのぼる&lt;ref name=ref11 /&gt;。またシナプス前終末内は[[細胞骨格]]が発達しており、シナプスの形態的安定性と[[シナプス小胞]]の動態に関わっている。シナプスの周囲はアストロサイトとNG2グリア細胞に囲まれており、一部のNG2グリア細胞は萼状シナプス前終末から直接シナプス入力を受ける&lt;ref name=ref13&gt;&lt;pubmed&gt; 19635853 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> == シナプス伝達機構 ==<br /> 萼状シナプスには、高速・高信頼性のシナプス伝達を行うための最適化が見られるが、シナプス伝達の基本的な分子機構は、他のシナプスと共通であると考えられている。シナプス伝達機構についての一般的な性質は本辞典の他項目に譲り、本項では萼状シナプスを標本として用いた研究で明らかとなった知見に絞って記述する。<br /> [[Image:CalyxFig2.png|thumb|240px|'''図2．シナプス前終末の活動電位、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流、シナプス後細胞の興奮性シナプス後電流の波形'''&lt;br&gt;聴覚獲得前生後7日齢（橙）と聴覚獲得後生後14日（青）のWistarラット萼状シナプスからパッチクランプ法にて記録した。蝸牛神経核房状細胞の軸索を電気刺激することによって発生するシナプス前終末活動電位波形（上段）を、膜電位固定法におけるコマンド電圧として利用してシナプス前終末Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流を測定（中段）し、同時に発生する興奮性シナプス後電流（下段）を台形体核神経細胞から記録した。生後発達に伴う活動電位幅の短縮は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流の発生するタイミングを早めることによって、シナプス後電流の立ち上がりを早め、シナプス遅延の短縮に貢献する。]]<br /> <br /> === シナプス前終末の活動電位 ===<br /> 内側蝸牛神経核の房状細胞で発生した[[活動電位]]は、[[軸索]]を伝導してシナプス前終末端に到達する。電位依存性[[ナトリウムチャネル]]は、萼状シナプス前終末にはほとんど存在せず、前終末起始部に近接する[[ランヴィエ絞輪]]に局在しているため、活動電位はシナプス前終末へ受動的に伝播すると考えられている&lt;ref name=ref14&gt;&lt;pubmed&gt; 15814803 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。成熟齧歯動物のシナプス前終末の活動電位の振幅は約120 mV、半値幅は約0.2 ms であり&lt;ref name=ref15&gt;&lt;pubmed&gt; 11124994 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;（図2）、''in vivo''では1 KHzもの高頻度で発火する。活動電位は、電位依存性[[カリウムチャネル]]による修飾をうける。低電位活性型カリウムチャネルファミリーの[[Kv1.1]]、[[Kv1.2]]は主として前終末起始部に発現し、活動電位の発火頻度を調節する&lt;ref name=ref16&gt;&lt;pubmed&gt; 12177193 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。高電位活性型カリウムチャネルKv3.1はシナプス前終末のシナプスの反対側の膜上に高密度で発現し、膜を再分極することによって活動電位の幅を短縮している&lt;ref name=ref17&gt;&lt;pubmed&gt; 14614103 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> === シナプス小胞の開口放出 ===<br /> 活動電位によってシナプス前終末が脱分極すると電位依存性[[カルシウムチャネル]]Cav2が開口し、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の流入がシナプス小胞の開口放出を誘導する。Cav2はアクティブゾーン内部でクラスター状に分布しており、シナプス小胞はチャネルクラスターの外縁に位置していると推定される&lt;ref name=ref18&gt;&lt;pubmed&gt; 25533484 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。チャネルクラスター近傍でのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の一過性濃度上昇は急峻な濃度勾配（[[カルシウムドメイン]]）を形成するため、カルシウムチャネルクラスター外縁とシナプス小胞の距離は、[[開口放出]]の確率やタイミングを規定する。成熟した齧歯類のシナプス前終末ではカルシウムチャネルクラスター外縁とシナプス小胞の距離は約20 nmであり、この距離でCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は数十 &amp;mu;Mに達すると推定される&lt;ref name=ref18 /&gt;。萼状シナプスにおける主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーは[[シナプトタグミン]]2であり、シナプトタグミン2を欠損させた[[マウス]]では活動電位によって誘発される開口放出が著しく減少する&lt;ref name=ref19&gt;&lt;pubmed&gt; 21338883 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。通常、1発の活動電位に対する小胞の[[放出確率]]は0.1～0.2&lt;ref name=ref9 /&gt;&lt;ref name=ref20&gt;&lt;pubmed&gt; 18339695 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;である。放出された[[グルタミン酸]]は、シナプス間隙で数mMの濃度にまで達し&lt;ref name=ref21&gt;&lt;pubmed&gt; 23070699 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、後シナプス細胞のグルタミン酸受容体を活性化する。放出されたグルタミン酸は[[アストロサイト]]の[[グルタミン酸トランスポーター]]によって回収される。<br /> <br /> === シナプス後細胞に発生するシナプス電流と活動電位 ===<br /> シナプス後細胞の伝達物質受容体はAMPA型およびNMDA型[[グルタミン酸受容体]]である。成熟した萼状シナプスでは、シナプス後電流は主としてAMPA型受容体、なかでも速い開閉キネティクスを備えたflop型GluA4によって担われる&lt;ref name=ref22&gt;&lt;pubmed&gt; 15634782 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス小胞1個あたりのグルタミン酸によって30～50 pAの微小シナプス電流が発生し&lt;ref name=ref23&gt;&lt;pubmed&gt; 12736334 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、1発の活動電位によってシナプス前終末から100個以上のシナプス小胞が放出されるため&lt;ref name=ref24&gt;&lt;pubmed&gt; 8837774 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後電流の振幅は数nA～数十nAに達する。この電流量は活動電位の[[閾値]]を超えるシナプス後細胞の脱分極を惹起するのに十分であり、シナプス前終末の1発の活動電位による伝達物質の放出によってシナプス後細胞に確実に活動電位が発生する。<br /> <br /> シナプス後細胞の細胞体に発現しているナトリウムチャネルは低密度なため[[活動電位]]は軸索起始部で発生して細胞体に逆伝播する&lt;ref name=ref14 /&gt;。[[ナトリウムチャネル]]に加えて、軸索起始部には電位依存性[[カリウムチャネル]]Kv1.1/Kv1.2が発現しており、活動電位の閾値と振幅を制御するとともに、1回の興奮性シナプス電位によって複数の活動電位が発生するのを防いでいる&lt;ref name=ref16 /&gt;。シナプス後細胞のKv2およびKv3.1は、活動電位の幅を調節することによって高頻度発火を可能にしている&lt;ref name=ref25&gt;&lt;pubmed&gt; 9547392 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> === シナプス小胞の回収と伝達物質充填、再利用 ===<br /> 伝達物質を開口放出したシナプス小胞は、[[エンドサイトーシス]]によって[[シナプス前終末]]に回収される。エンドサイトーシスは、[[GTP]]の加水分解を伴うダイナミンの活性によって担われる&lt;ref name=ref26&gt;&lt;pubmed&gt; 15637282 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。エンドサイトーシスの速度はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存的に調節され、高頻度発火によってシナプス前終末のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇すると亢進し、実験的に[[カルシウムキレート剤]]をシナプス前終末に注入すると抑制される&lt;ref name=ref27&gt;&lt;pubmed&gt; 19640480 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref28&gt;&lt;pubmed&gt; 20562869 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。エンドサイトーシスの後、シナプス小胞は液胞型プロトンATPaseよって酸性化される。形成されたプロトンの濃度勾配を利用して小胞型グルタミン酸トランスポーターがシナプス小胞にグルタミン酸を充填する。萼状シナプスには、小胞型グルタミン酸トランスポーターのVGluT&lt;sub&gt;1&lt;/sub&gt;とVGluT&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;が発現しているが&lt;ref name=ref29&gt;&lt;pubmed&gt; 15911123 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、両者が同一のシナプス小胞上に共存しているのか、別々の小胞上に発現しているのかは明らかでない。グルタミン酸取り込みの時定数（&amp;tau;）は生理的温度で7秒であり、小胞が完全に充填されるには数十秒を必要とする&lt;ref name=ref30&gt;&lt;pubmed&gt; 23141063 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス小胞は再利用のためアクティブゾーンへ輸送される。この過程には細胞骨格が関与し、アクチン&lt;ref name=ref31&gt;&lt;pubmed&gt; 12574412 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;やintersectin&lt;ref name=ref32&gt;&lt;pubmed&gt; 23633571 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;を阻害するとシナプス小胞の補充が遅れて高頻度シナプス伝達が障害される。<br /> <br /> === 聴覚の獲得に伴う萼状シナプスの生後発達変化 ===<br /> マウスおよびラットでは生後12日齢頃に聴覚機能が完成するが、この時期に萼状シナプス伝達の性質が変化することが知られている。<br /> 例えば、シナプス前終末における[[カリウムチャネル]]の発現増加と活性化速度の上昇によって、シナプス前終末の活動電位幅が短縮し（図2）、高頻度での活動電位発生が可能となる&lt;ref name=ref33&gt;&lt;pubmed&gt; 23633571 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。活動電位幅の短縮はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入のタイミングを早めシナプス応答の立ち上がりを早くするが、一方でカルシウムチャネルの開口数の減少と開口時間の短縮をもたらし、シナプス前末端へのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入量の減少によって小胞放出確率を低下させる。しかし、この[[放出確率]]の減少は、生後発達に伴ってCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーがカルシウムチャネルクラスターに接近して、より高濃度のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を感知することによって部分的に補償される&lt;ref name=ref18/&gt;&lt;ref name=ref34&gt;&lt;pubmed&gt; 15843616 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。シナプス強度は、更に[[アクティブゾーン]]の個数&lt;ref name=ref9/&gt;と即時[[放出可能プール]]サイズが増大することによって維持される&lt;ref name=ref35&gt;&lt;pubmed&gt; 11483715 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。放出確率の減少と放出可能プールの増大は、1回のシナプス伝達で消費されるシナプス小胞の割合を低く抑え、高頻度でのシナプス伝達の持続を可能とする。<br /> <br /> 聴覚獲得時期前後でシナプス小胞の開口放出を担う電位依存性[[カルシウムチャネル]]サブタイプの構成にも変化が生じる。生後7日齢シナプス前終末では[[Cav2.1]]（P/Q型）、[[Cav2.2]]（N型）、[[Cav2.3]]（R型）が共存してシナプス伝達を担っているが、生後2週齢までにCav2.2とCav2.3は消失しCav2.1だけが残る&lt;ref name=ref36&gt;&lt;pubmed&gt; 10627581 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。またシナプス前終末内の[[カルシウム結合蛋白質]] calretininの発現が増加して、シナプスの短期可塑性に影響を与える&lt;ref name=ref37&gt;&lt;pubmed&gt; 15355314 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> さらに、シナプス小胞の回収・充填機構でも生後発達変化が生じる。生後7日齢ではCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性エンドサイトーシスに[[カルモジュリン]]が関与するが&lt;ref name=ref38&gt;&lt;pubmed&gt; 19633667 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、生後14日齢ではカルモジュリンは関与しなくなり、より低親和性のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーによる機構に置換される&lt;ref name=ref28/&gt;。また小胞型グルタミン酸トランスポーター[[VGLUT1|VGluT1]]の発現が増加して&lt;ref name=ref29/&gt;、小胞へのグルタミン酸充填が加速される&lt;ref name=ref30/&gt;。<br /> 一方、シナプス後細胞においては、[[NMDA型受容体]]の発現がシナプス入力依存的に減少し&lt;ref name=ref39&gt;&lt;pubmed&gt; 11331363 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後電流は主としてAMPA型受容体によって担われるようになる。またAMPA型受容体サブタイプのうちGluA1が減少し、開閉キネティクスの速いGluA4の比率が上昇する&lt;ref name=ref22/&gt;。また単一シナプス小胞の伝達物質によって生じる微小シナプス電流の振幅も増大する&lt;ref name=ref23/&gt;。これらの生後発達変化はいずれも高速・高信頼性のシナプス伝達の達成に向けられている。<br /> <br /> == シナプス伝達の調節機構 ==<br /> <br /> === 伝達物質放出の修飾 ===<br /> シナプス前終末には、代謝型グルタミン酸受容体、代謝型[[GABA]]&lt;sub&gt;B&lt;/sub&gt;受容体、アデノシンA&lt;sub&gt;1&lt;/sub&gt;受容体、ノルアドレナリン&amp;alpha;&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;受容体、カンナビノイドCB&lt;sub&gt;1&lt;/sub&gt;受容体、セロトニン5-HT&lt;sub&gt;1B&lt;/sub&gt;受容体が存在する。これら[[Gタンパク質共役型受容体]]の活性化によって、三量体Gタンパク質から解離された&amp;beta;&amp;gamma;サブユニットは、電位依存性カルシウムチャネルに結合しCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流を抑制し、これによって伝達物質放出を抑制する&lt;ref name=ref40&gt;'''Tomoyuki Takahashi, Yoshinao Kajikawa, Masahiro Kimura, Naoto Saitoh, Tetsuhiro Tsujimoto'''&lt;br&gt; Presynaptic mechanism underlying regulation of transmitter release by G protein coupled receptors.&lt;br&gt;''Korean J. Physiol. Pharmacol. '' :2004, 8(2):69-76.&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref41&gt;&lt;pubmed&gt; 17067296 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このGタンパク質を介したシナプス伝達の抑制は、萼状シナプスにおいてはシナプス前性の主要なシナプス伝達調節機構である。Gタンパク質共役受容体のうち、セロトニン5H-T&lt;sub&gt;1B&lt;/sub&gt;受容体、アデノシンA&lt;sub&gt;1&lt;/sub&gt;受容体は生後2週齢までに消失するが、代謝型グルタミン酸受容体、GABA&lt;sub&gt;B&lt;/sub&gt;受容体を介した抑制は、生後発達を通じて存続する。しかし、これらの代謝型受容体のリガンドの由来は必ずしも明らかでない。<br /> <br /> シナプス前終末の膜電位は伝達物質の放出に影響を与える。シナプス前終末に発現する[[グリシン受容体]]の開口&lt;ref name=ref42&gt;&lt;pubmed&gt; 11385573 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;やカリウムチャネルKv7.5の不活化&lt;ref name=ref43&gt;&lt;pubmed&gt; 21666672 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;は膜電位を上昇させる;。この活動電位の閾値には到達しない膜電位上昇は、電位依存性カルシウムチャネルの開口確率を増大させ、前終末内のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇につながる。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇は自発性微小シナプス電流の頻度を増加させるとともに、活動電位によって誘発される小胞の放出を促進させる&lt;ref name=ref44&gt;&lt;pubmed&gt; 19403620 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> また、シナプス前終末の[[PKA]]の活性化はEPACを介してシナプス小胞の[[放出確率]]と即時[[放出可能プール]]サイズを共に増加させて、シナプス伝達を増強する&lt;ref name=ref45&gt;&lt;pubmed&gt; 15175390 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。さらにPKCは小胞Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;感受性を増加して、高頻度刺激後のシナプス伝達増強をもたらす&lt;ref name=ref46&gt;&lt;pubmed&gt; 17884983 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> === エンドサイトーシスの修飾 ===<br /> 開口放出とエンドサイトーシスの[[バランス]]は、シナプス伝達の維持に重要である。高頻度でシナプス伝達が起きると、シナプス前終末のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇しエンドサイトーシスが亢進する&lt;ref name=ref27 /&gt;。またシナプス後細胞では、[[NMDA型グルタミン酸受容体]]を介したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入によってNOSの活性化が誘導され[[一酸化窒素]]が合成される。一酸化窒素は拡散し逆行性シグナルとしてシナプス前終末に入り、前終末の可溶性グアニル酸シクラーゼを活性化する。以下、シナプス前終末内cGMP濃度の上昇→PKGの活性化→RhoAの活性→Rhoキナーゼの活性化→PIP&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;の産生というカスケードを経て、エンドサイトーシスを加速する&lt;ref name=ref47&gt;&lt;pubmed&gt; 22578503 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref name=ref48&gt;&lt;pubmed&gt; 23864695 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> === シナプス伝達の短期可塑性 ===<br /> シナプスでは、連続する複数の入力を受ける際、2番目以降のシナプス応答が初回の応答に比べて増強（促通）または減弱（[[抑圧]]）する短期可塑性が生じる。シナプス促通と抑圧を担う分子機構は独立かつ共存しており、いずれが優勢となるかは種々の条件によって異なる。<br /> <br /> 萼状シナプスにおける短期抑圧の主な要因は、[[放出可能プール]]の枯渇、シナプス前終末[[カルシウムチャネル]]の不活性化&lt;ref name=ref49&gt;&lt;pubmed&gt; 9581770 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス後細胞の[[AMPA型グルタミン酸受容体]]の脱感作&lt;ref name=ref9/&gt;&lt;ref name=ref20/&gt;である。聴覚獲得前の萼状シナプス前終末は、放出確率が高く、放出可能プールが小さく&lt;ref name=ref35/&gt;、またシナプス小胞の補充再利用も遅いため、短期抑圧を示す。聴覚獲得前の萼状シナプスにおける[[カルシウム]]チャネルの不活性化は、カルモジュリンによって誘導されるが、カルモジュリンの役割は生後発達と共に減弱する&lt;ref name=ref50&gt;&lt;pubmed&gt; 18238813 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。AMPA型受容体の脱感作は高頻度入力の場合に重要となる&lt;ref name=ref20/&gt;。<br /> <br /> シナプス促通は、初回の活動電位によって流入したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が原因となって生じる。シナプス前終末内に残存したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が2回目の活動電位によって流入するCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に加算され、小胞のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーはより高濃度のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を感知する。また残存Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;はカルシウムチャネルの開口速度を速めて&lt;ref name=ref51&gt;&lt;pubmed&gt; 9769416 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;、シナプス促通をもたらす&lt;ref name=ref44/&gt;。生後発達に伴い放出確率が低下し放出可能プールが大きくなるため、聴覚獲得後の萼状シナプスでは、促通傾向が優勢になる。<br /> <br /> なお聴覚獲得前の萼状シナプスでは、連続高頻度刺激によってシナプス伝達の数分にわたる増強（postsynaptic potentiation; PTP）が誘発可能である&lt;ref name=ref52&gt;&lt;pubmed&gt; 15695246 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このメカニズムはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇によって活性化したPKCが小胞Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;センサーのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;感受性を高めることによる&lt;ref name=ref46/&gt;。<br /> <br /> == 聴覚神経回路上での機能 ==<br /> [[Image:CalyxFig3.png|thumb|450px|'''図3．齧歯類脳幹の聴覚神経回路図'''&lt;br&gt;音の振動は内耳の有毛細胞で電気信号に変換され、蝸牛神経を経て蝸牛神経核の細胞へ入力する。内側蝸牛神経核の球形房状細胞は脳幹反対側の台形体核へ興奮性の投射を送る。この軸索終末が萼状シナプスである。台形体核神経細胞は抑制性の投射を上オリーブ核へ送る。上オリーブ核の細胞は台形体核から抑制性の入力、同側（図右側）の蝸牛神経核から興奮性の入力を受け、左右の耳からの入力が合一する。興奮性投射は赤、抑制性投射は青で示してある。矢印は信号の流れを示す。]]<br /> 音の振動は内耳の[[有毛細胞]]で電気信号に変換され、蝸牛神経を経て蝸牛神経核へ入力する。内側蝸牛神経核の細胞のうち、大型の球形房状細胞（large spherical bushy cell）は低周波の音を検出し、両側の内側上オリーブ核に投射し、ここで両耳間時間差を検出する。一方、小型球形房状細胞（small spherical bushy cell）と球形房状細胞（globular bushy cell）は高周波の音を検出する。球形房状細胞（globular bushy cell）は脳幹反対側の台形体核へ[[興奮性]]の信号を送り、萼状シナプスを介して台形体核神経細胞に興奮性入力を与える。台形体核神経細胞は[[抑制性]]投射を外側上オリーブ核へ送る（図3）。外側上オリーブ核は、同側（図右側）の小型球形房状細胞から興奮性の入力を同時に受けることによって、両耳間の音圧差を検出し、高周波の音源定位に貢献する。同一の音源に由来する興奮性入力と抑制性入力を同時に感知するためには、同側の蝸牛神経核小型球形房状細胞からの興奮性入力と反対側の球形房状細胞－台形体核神経細胞からの抑制性入力が時間差なしで外側上オリーブ核に到達する必要がある。萼状シナプスの高速高信頼性伝達機能は、音源定位の目的に特化したものと考えられる。<br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> *[[シナプス]]<br /> *[[興奮性シナプス]]<br /> *[[シナプス前終末]]<br /> *[[シナプス小胞]]<br /> *[[活動電位]]<br /> *[[放出可能プール]]<br /> *[[放出確率]]<br /> *[[開口放出]]<br /> *[[アクティブゾーン]]<br /> *[[カルシウムチャネル]]<br /> *[[カリウムチャネル]]<br /> *[[Gタンパク質共役型受容体]]<br /> *[[エンドサイトーシス]]<br /> *[[グルタミン酸受容体]]<br /> *[[イオンチャンネル型グルタミン酸受容体]]<br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> &lt;references/&gt;</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:CalyxFig3.png&diff=35312 2016-03-20T13:00:31Z

<p>Yukihironakamura: 音の振動は内耳の有毛細胞で電気信号に変換され、蝸牛神経を経て蝸牛神経核の細胞へ入力する。内側蝸牛神経核の球形房状細胞は脳幹反対側の台形体核へ興奮性の投射を送る。この軸索...</p> <hr /> <div>音の振動は内耳の[[有毛細胞]]で電気信号に変換され、[[蝸牛神経]]を経て[[蝸牛]]神経核の細胞へ入力する。内側蝸牛神経核の球形房状細胞は脳幹反対側の台形体核へ[[興奮性]]の投射を送る。この[[軸索終末]]が萼状[[シナプス]]である。台形体核神経細胞は[[抑制性]]の投射を上オリーブ核へ送る。上オリーブ核の細胞は台形体核から抑制性の入力、同側（図右側）の蝸牛神経核から興奮性の入力を受け、左右の耳からの入力が合一する。興奮性投射は赤、抑制性投射は青で示してある。矢印は信号の流れを示す。</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:CalyxFig2.png&diff=35311 2016-03-20T13:00:00Z

<p>Yukihironakamura: 聴覚獲得前生後7日齢（橙）と聴覚獲得後生後14日（青）のWistarラット萼状シナプスからパッチクランプ法にて記録した。蝸牛神経核房状細胞の軸索を電気刺激することによって発生するシ...</p> <hr /> <div>聴覚獲得前生後7日齢（橙）と聴覚獲得後生後14日（青）のWistar[[ラット]]萼状[[シナプス]]から[[パッチクランプ法]]にて記録した。[[蝸牛神経]]核房状細胞の[[軸索]]を電気刺激することによって発生する[[シナプス前終末]]活動電位波形（上段）を、膜電位固定法におけるコマンド電圧として利用して[[シナプス前]]終末Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流を測定（中段）し、同時に発生する興奮性シナプス後電流（下段）を台形体核神経細胞から記録した。生後発達に伴う活動電位幅の短縮は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;電流の発生するタイミングを早めることによって、シナプス後電流の立ち上がりを早め、シナプス遅延の短縮に貢献する。</div>

Yukihironakamura https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:CalyxFig1.png&diff=35310 2016-03-20T12:58:06Z

<p>Yukihironakamura: （左）ラット脳幹スライス標本におけるシナプス前終末とシナプス後細胞からの同時パッチクランプ記録の例。画面中央円形の構造が台形体核主細胞の細胞体、その細胞体上部辺縁に位置...</p> <hr /> <div>（左）[[ラット]]脳幹スライス標本における[[シナプス前終末]]と[[シナプス]]後細胞からの同時[[パッチクランプ記録]]の例。画面中央円形の構造が台形体核主細胞の細胞体、その細胞体上部辺縁に位置する三日月形の構造が萼状[[シナプス前]]終末である。（右）パッチ電極より蛍光色素を注入し、萼状シナプス前終末の形態を可視化した顕微鏡写真。透過光像と重ね合わせてある。</div>

Yukihironakamura