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シナプスを刺激した時にミリ秒で起きる伝達物質放出は、活性帯にドックした小胞が開口放出すると仮想されている。この仮想的な小胞群を即時性放出プール[[Readily releasable pool]](RRP)という。[[シナプス小胞]]は開口放出後30-60秒で細胞内部に[[エンドサイトーシス]]で取り込まれる(図 3左)。更に、シナプス終末内でシナプス小胞に再生されて即時性放出プールに再び至る。これをリサイクリングと呼び、これに関係する小胞の全体をリサイクリングプール(recycling pool)、又は放出可能プール(TRP)という。 | シナプスを刺激した時にミリ秒で起きる伝達物質放出は、活性帯にドックした小胞が開口放出すると仮想されている。この仮想的な小胞群を即時性放出プール[[Readily releasable pool]](RRP)という。[[シナプス小胞]]は開口放出後30-60秒で細胞内部に[[エンドサイトーシス]]で取り込まれる(図 3左)。更に、シナプス終末内でシナプス小胞に再生されて即時性放出プールに再び至る。これをリサイクリングと呼び、これに関係する小胞の全体をリサイクリングプール(recycling pool)、又は放出可能プール(TRP)という。 | ||
細胞外を FM1-43 で還流中に、長い放出刺激(例 20 Hz、900 発)を与え[[開口放出]]([[エクソサイトーシス]])した小胞の膜を染めた後、細胞外を色素を含まない溶液で還流し、細胞外膜に結合した色素を wash out すると、TRPの全体が染まる。一方、ちょうどRRPにある小胞を枯渇させる程度の短い放出刺激(例 20 Hz、30 発)を与えて負荷後にwash outをするとRRPが選択的に染まる。この様な解析から、RRPはTRPの10-30%でないかと推定されており<ref><pubmed> 15044806 </pubmed></ref> | 細胞外を FM1-43 で還流中に、長い放出刺激(例 20 Hz、900 発)を与え[[開口放出]]([[エクソサイトーシス]])した小胞の膜を染めた後、細胞外を色素を含まない溶液で還流し、細胞外膜に結合した色素を wash out すると、TRPの全体が染まる。一方、ちょうどRRPにある小胞を枯渇させる程度の短い放出刺激(例 20 Hz、30 発)を与えて負荷後にwash outをするとRRPが選択的に染まる。この様な解析から、RRPはTRPの10-30%でないかと推定されており<ref><pubmed> 15044806 </pubmed></ref>、TRPが40個程度の小さなシナプスではRRPの小胞数は4-12個となる。 | ||
次に、TRPを染めた小胞に刺激を与えると、シナプス小胞は細胞膜と融合し、FM1-43が細胞外液へ拡散することにより神経終末の蛍光は減弱する脱染色(destaining 図3右)。このdestainingの時間経過は、小胞の開口放出確率が大きい程速い。定量的には、RRPにある小胞の数を [RRP] | 次に、TRPを染めた小胞に刺激を与えると、シナプス小胞は細胞膜と融合し、FM1-43が細胞外液へ拡散することにより神経終末の蛍光は減弱する脱染色(destaining 図3右)。このdestainingの時間経過は、小胞の開口放出確率が大きい程速い。定量的には、RRPにある小胞の数を [RRP]、その放出確率をPvとすると、一回の刺激で放出される小胞の数は平均で Pv [RRP]となる。一方、TRPにある小胞の数を[TRP]、一回の刺激によるTRPの蛍光の減弱率をkとすると、一回の刺激で放出される小胞の数は k [TRP]となる。よって、Pv [RRP] = k [TRP] となり、これからPv = k [RRP]/[TRP] という関係式が得られ、終末ごとにRRPにある小胞の放出確率を求めることができる <ref><pubmed>23049481 </pubmed></ref>。このPvと、一回の刺激である終末から開口放出が起きる確率 Pr の間には小胞間で放出確率が等しければ<math>Pr=1-(1-Pv)^{[RRP]}/math>という関係がある。PrもFM1-43を用いて直接求めた例がある<ref><pubmed> 9136769 </pubmed></ref> 。 | ||
FM1- | FM1-43によって染めることができるTRPの小胞は、電子顕微鏡的に終末に存在する小胞の15-20%である<ref><pubmed> 15044806 </pubmed></ref>。 この電子顕微鏡的に同定されるリサイクリングされ難いシナプス小胞の群をreserve pool 或いは resting poolと言う。このプールの小胞もゆっくりとしたリサイクリングに関係していることが他の方法によって明らかとなっている<ref><pubmed>21835344 </pubmed></ref>。 | ||
==== シナプス小胞の動態の解析 ==== | ==== シナプス小胞の動態の解析 ==== | ||
開口放出した顆粒は[[Active zone]]の周辺から内部に取り込まれ([[エンドサイトーシス]])、再び放出可能となる([[リサイクル]])。このリサイクルにかかる時間は、[[海馬]]培養標本では 20-30秒、神経筋接合部では | 開口放出した顆粒は[[Active zone]]の周辺から内部に取り込まれ([[エンドサイトーシス]])、再び放出可能となる([[リサイクル]])。このリサイクルにかかる時間は、[[海馬]]培養標本では 20-30秒、神経筋接合部では 60秒と見積もられた。TRPをFM1-43で染めた後、電顕で見ると染色された小胞は、元来小胞があった領域のほぼ全域に拡散し、core(中央部)への拡散のみが軽度に少なかった。また、リサイクルした小胞は、初めて刺激を受けたプール同様の放出確率を持つことが報告された<ref><pubmed> 1553547 </pubmed></ref> 。 | ||
=== 膜融合様式の解析 === | === 膜融合様式の解析 === |