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中枢神経系には興奮性神経細胞の他に多数の抑制性神経細胞が存在する。例えばビククリン、ピクロトキシン、SR95531等のGABAA受容体拮抗薬の投与により痙攣様発作を誘発することができるためこのような抑制性介在神経細胞の活動は神経回路の過剰興奮性を制御していると考えられる。抑制性神経細胞は(1)シナプス後抑制、すなわち標的の細胞に直接シナプス結合をして、抑制性神経伝達物質を放出し、標的細胞膜のGABA及び/もしくはグリシン受容体の活性化を介して塩素イオン透過性を上昇させ、過分極性の抑制性シナプス後電流を発生させるか、(2)シナプス前抑制を行う。シナプス前抑制とは標的細胞に投射している神経線維終末部にシナプスを形成し、入力線維の伝達物質の放出量を減少させるため、神経線維1本の特異的な制御を行うが標的細胞の塩素イオン透過性や膜電位を直接変化させるものではない（「抑制性シナプス」の項参照）。 | |||
== GABA及びグリシン作動性神経細胞 == | |||
[[image:抑制性神経細胞1.png|thumb|300px|'''図1．抑制性入力のスイッチングの一例'''<br>内側台形体核の抑制性神経細胞は外側上オリーブ核に投射するが、軸索終末部では抑制性神経伝達物質のスイッチングが生じる。すなわちP1-2ではGABAのみが放出されるが（左）、未熟期(P6-7)の共放出の時期(中)を経て、グリシンのみの放出を行うようになる（右）。]] | [[image:抑制性神経細胞1.png|thumb|300px|'''図1．抑制性入力のスイッチングの一例'''<br>内側台形体核の抑制性神経細胞は外側上オリーブ核に投射するが、軸索終末部では抑制性神経伝達物質のスイッチングが生じる。すなわちP1-2ではGABAのみが放出されるが（左）、未熟期(P6-7)の共放出の時期(中)を経て、グリシンのみの放出を行うようになる（右）。]] | ||
抑制性神経伝達物質にはGABA及びグリシンが有るが、中枢神経系においてはGABA作動性神経細胞が広範囲に存在しており、グリシン作動性神経細胞は主に脳幹部及び脊髄に存在している。またGABA及びグリシン共放出の形態も存在することが知られている<ref name=ref1><pubmed>11588160</pubmed></ref>)。また、鍋倉らは、聴覚中継路核の外側上オリーブ核(LSO)における内側台形体核(NMTB)からの抑制性入力において、単一神経終末部から放出される伝達物質が未熟期にはGABA優位であったものが、GABA及びグリシン同時放出の時期を経て、成熟期のグリシン優位の状態へと徐々に発達変化していくことを報告している<ref name=ref2><pubmed>14699415</pubmed></ref>。このように共放出を含めた3つの抑制性伝達物質放出様式を持つ（図1）。 | |||
== 大脳皮質の抑制性神経細胞の産生および移動メカニズム == | == 大脳皮質の抑制性神経細胞の産生および移動メカニズム == | ||
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[[image:抑制性神経細胞2.png|thumb|300px|'''図2．抑制性神経細胞の移動過程'''<br>げっ歯類の大脳皮質抑制性神経細胞は終脳腹側の基底核原基（ganglionic eminence）で産生され、脳表に対して接線方向に移動し皮質に至る。<br>LGE: lateral ganglionic eminence, MGE: medial ganglionic eminence]] | [[image:抑制性神経細胞2.png|thumb|300px|'''図2．抑制性神経細胞の移動過程'''<br>げっ歯類の大脳皮質抑制性神経細胞は終脳腹側の基底核原基（ganglionic eminence）で産生され、脳表に対して接線方向に移動し皮質に至る。<br>LGE: lateral ganglionic eminence, MGE: medial ganglionic eminence]] | ||
げっ歯類の大脳皮質抑制性神経細胞はほぼ全てが終脳腹側の基底核原基で産生される<ref name=ref3><pubmed>16883309</pubmed></ref>。基底核原基は大きく分けて内側部・尾側部・外側部から構成され、内側部では主にPV（parvalbumin）陽性細胞とSOM（somatostatin）陽性細胞が、尾側部では主にCR（calretinin）陽性細胞が産生され、それぞれ大脳皮質に移動する。外側部では主に嗅球の抑制性神経細胞が産生されることが判っているが、大脳皮質抑制性神経細胞の産生に対してどの程度貢献しているかは現在のところ不明である。内側部と尾側部で産生された抑制性神経細胞は脳表面に対して接線方向に移動して大脳皮質に進入した後に移動方向を変え皮質の各層に配置される(図2)。 | |||
一方、ヒトを含めた霊長類では大脳皮質の抑制性神経細胞のうち基底核原基で産生される割合は35％程度であり、残りの65％は終脳背側の脳室帯と脳室下帯で産生されることが判っている<ref name=ref4><pubmed>20011218</pubmed></ref>。さらに前者は胎生初期に産生されNOS（nitric oxide synthase）陽性、NPY（neuropeptide Y）陽性、SOM陽性細胞へ分化するのに対し、後者は胎生後期に産生されCR陽性細胞へ分化することが判っている。また、基底核原基で産生された細胞はげっ歯類と同様に脳表面に対して接線方向に移動し大脳皮質に進入するのに対し、脳室帯と脳室下帯で産生された細胞は脳表に向かって放射状に移動し、“inside-out”様式の配置を取ることが示唆されている。 | |||
== GABA性入力による細胞膜電位の脱分極作用 == | |||
= | 神経損傷等の病態時、あるいは正常時においても幼若期にはクロライドホメオスタシスの脆弱性により細胞内塩素イオン濃度が比較的高い事が知られている。このため、塩素イオンの平衡電位は静止膜電位よりも高い状態にある。このような状態では本来膜電位を過分極に導くGABA作動性神経細胞の興奮によって、この細胞からの入力を受ける細胞のGABA受容体の活性化により、塩素イオンは通常とは逆方向すなわち、細胞内から外へ流出する形となり、脱分極を来す事が知られている<ref name=ref5><pubmed>10191302</pubmed></ref>。 | ||
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（執筆者：加藤剛、鍋島淳一 担当編集委員：柚崎通介） | |||
2012年12月20日 (木) 09:51時点における版
中枢神経系には興奮性神経細胞の他に多数の抑制性神経細胞が存在する。例えばビククリン、ピクロトキシン、SR95531等のGABAA受容体拮抗薬の投与により痙攣様発作を誘発することができるためこのような抑制性介在神経細胞の活動は神経回路の過剰興奮性を制御していると考えられる。抑制性神経細胞は(1)シナプス後抑制、すなわち標的の細胞に直接シナプス結合をして、抑制性神経伝達物質を放出し、標的細胞膜のGABA及び/もしくはグリシン受容体の活性化を介して塩素イオン透過性を上昇させ、過分極性の抑制性シナプス後電流を発生させるか、(2)シナプス前抑制を行う。シナプス前抑制とは標的細胞に投射している神経線維終末部にシナプスを形成し、入力線維の伝達物質の放出量を減少させるため、神経線維1本の特異的な制御を行うが標的細胞の塩素イオン透過性や膜電位を直接変化させるものではない（「抑制性シナプス」の項参照）。
GABA及びグリシン作動性神経細胞
抑制性神経伝達物質にはGABA及びグリシンが有るが、中枢神経系においてはGABA作動性神経細胞が広範囲に存在しており、グリシン作動性神経細胞は主に脳幹部及び脊髄に存在している。またGABA及びグリシン共放出の形態も存在することが知られている[1])。また、鍋倉らは、聴覚中継路核の外側上オリーブ核(LSO)における内側台形体核(NMTB)からの抑制性入力において、単一神経終末部から放出される伝達物質が未熟期にはGABA優位であったものが、GABA及びグリシン同時放出の時期を経て、成熟期のグリシン優位の状態へと徐々に発達変化していくことを報告している[2]。このように共放出を含めた3つの抑制性伝達物質放出様式を持つ（図1）。
大脳皮質の抑制性神経細胞の産生および移動メカニズム
げっ歯類の大脳皮質抑制性神経細胞はほぼ全てが終脳腹側の基底核原基で産生される[3]。基底核原基は大きく分けて内側部・尾側部・外側部から構成され、内側部では主にPV（parvalbumin）陽性細胞とSOM（somatostatin）陽性細胞が、尾側部では主にCR（calretinin）陽性細胞が産生され、それぞれ大脳皮質に移動する。外側部では主に嗅球の抑制性神経細胞が産生されることが判っているが、大脳皮質抑制性神経細胞の産生に対してどの程度貢献しているかは現在のところ不明である。内側部と尾側部で産生された抑制性神経細胞は脳表面に対して接線方向に移動して大脳皮質に進入した後に移動方向を変え皮質の各層に配置される(図2)。
一方、ヒトを含めた霊長類では大脳皮質の抑制性神経細胞のうち基底核原基で産生される割合は35％程度であり、残りの65％は終脳背側の脳室帯と脳室下帯で産生されることが判っている[4]。さらに前者は胎生初期に産生されNOS（nitric oxide synthase）陽性、NPY（neuropeptide Y）陽性、SOM陽性細胞へ分化するのに対し、後者は胎生後期に産生されCR陽性細胞へ分化することが判っている。また、基底核原基で産生された細胞はげっ歯類と同様に脳表面に対して接線方向に移動し大脳皮質に進入するのに対し、脳室帯と脳室下帯で産生された細胞は脳表に向かって放射状に移動し、“inside-out”様式の配置を取ることが示唆されている。
GABA性入力による細胞膜電位の脱分極作用
神経損傷等の病態時、あるいは正常時においても幼若期にはクロライドホメオスタシスの脆弱性により細胞内塩素イオン濃度が比較的高い事が知られている。このため、塩素イオンの平衡電位は静止膜電位よりも高い状態にある。このような状態では本来膜電位を過分極に導くGABA作動性神経細胞の興奮によって、この細胞からの入力を受ける細胞のGABA受容体の活性化により、塩素イオンは通常とは逆方向すなわち、細胞内から外へ流出する形となり、脱分極を来す事が知られている[5]。
参考文献
- ↑
Keller, A.F., Coull, J.A., Chery, N., Poisbeau, P., & De Koninck, Y. (2001).
Region-specific developmental specialization of GABA-glycine cosynapses in laminas I-II of the rat spinal dorsal horn. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience, 21(20), 7871-80. [PubMed:11588160] [PMC] [WorldCat] - ↑
Nabekura, J., Katsurabayashi, S., Kakazu, Y., Shibata, S., Matsubara, A., Jinno, S., ..., & Ishibashi, H. (2004).
Developmental switch from GABA to glycine release in single central synaptic terminals. Nature neuroscience, 7(1), 17-23. [PubMed:14699415] [WorldCat] [DOI] - ↑
Wonders, C.P., & Anderson, S.A. (2006).
The origin and specification of cortical interneurons. Nature reviews. Neuroscience, 7(9), 687-96. [PubMed:16883309] [WorldCat] [DOI] - ↑
Petanjek, Z., Kostović, I., & Esclapez, M. (2009).
Primate-specific origins and migration of cortical GABAergic neurons. Frontiers in neuroanatomy, 3, 26. [PubMed:20011218] [PMC] [WorldCat] [DOI] - ↑
Kakazu, Y., Akaike, N., Komiyama, S., & Nabekura, J. (1999).
Regulation of intracellular chloride by cotransporters in developing lateral superior olive neurons. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience, 19(8), 2843-51. [PubMed:10191302] [PMC] [WorldCat]
（執筆者：加藤剛、鍋島淳一 担当編集委員：柚崎通介）