「興奮性シナプス」の版間の差分

DOI XXXX/XXXX　原稿受付日：2013年7月16日　原稿完成日：2013年月日<br>

　興奮性[[シナプス]]とは、シナプス伝達によってシナプス後細胞を脱分極させ、[[活動電位]]の発火を促進するシナプス結合のことである。興奮性シナプスを形成するシナプス前細胞は、[[興奮性ニューロン]]と呼ばれる。

| アセチルコリン || 運動神経、[[交感神経]]節前線維、[[副交感神経]]

| ノルアドレナリン || 交感神経節後線維

| グルタミン酸 || 中枢神経全般

| アセチルコリン || [[前脳基底部]]、[[中脳]]橋被蓋

| [[ドーパミン]] || [[黒質]]緻密部、中脳腹側被蓋野など

| ノルアドレナリン || [[青斑核]]、外側被蓋

| [[セロトニン]] || 縫線核

　興奮性シナプスとは、シナプス後細胞の活動電位発生を促進させるシナプスのことである。興奮性のシナプス伝達によってシナプス後細胞が脱分極し、膜電位が閾値を超えると活動電位が発生する。 [[抑制性シナプス]]は、逆にシナプス後細胞の発火を抑える作用をする。興奮性シナプスを形成するシナプス前細胞を興奮性ューロン、抑制性シナプスを形成するシナプス前細胞を[[抑制性ニューロン]]と呼ぶ。

　興奮性の化学シナプスでは、シナプス前終末から放出された神経伝達物質がシナプス後膜上の[[受容体]]に結合することでシナプス後細胞が脱分極する。神経細胞から放出され、作用する物質としての神経伝達物質の種類は100種類以上にも及ぶが、哺乳類の中枢神経系では[[グルタミン酸]]が、末梢神経系では[[アセチルコリン]]と[[ノルアドレナリン]]が主な興奮性神経伝達物質として用いられている（表1）。同じ神経伝達物質でも、シナプス後膜上の受容体の種類が違えばその作用も異なる。例えばアセチルコリンは、[[ニコチン受容体]]に結合するとシナプス後細胞を興奮させるが、[[ムスカリン受容体]]はサブタイプによって興奮作用を示すものと抑制作用を示すものがある<ref><pubmed> 6113545 </pubmed></ref> <ref><pubmed> 9647869 </pubmed></ref>。

　興奮性の化学シナプスの基本的な構造は、神経伝達物質を内包する[[シナプス小胞]]がシナプス前終末に集積し、シナプス間隙を挟んで伝達物質受容体の並ぶシナプス後膜と相対している（図1）。シナプス前終末には神経伝達が放出される[[アクティブゾーン]]があり、直径40-50 nmのシナプス小胞とともに、伝達物質の開口放出に必要な[[電位依存性カルシウムチャネル]]や[[SNAREタンパク質]]が集積している<ref><pubmed> 16336742 </pubmed></ref>。シナプス間隙はシナプス前終末と後細胞間の12-20 nmの隙間であり、開口放出された神経伝達物資はシナプス間隙を拡散してシナプス後膜上の受容体に結合する。

　シナプス後膜の直下にはシナプスの構造タンパク質や調節タンパク質が集積した[[シナプス後肥厚]]（postsynaptic density; PSD）と呼ばれる構造がある。興奮性シナプスはシナプス後肥厚が発達し、電子顕微鏡像において顕著に観察される<ref><pubmed> 13829103 </pubmed></ref>。

　興奮性シナプスの形態は、脳の多くの領域で見られるボタン状シナプスの他、[[網膜神経回路|網膜]]のリボンシナプスや、脳幹や毛様体神経節で見られる杯状シナプスなど多岐にわたる<ref><pubmed> 16932936 </pubmed></ref>。ボタン状シナプスは、樹状突起に1μm以下の間隔で密に並んだ[[スパイン]]と呼ばれる微細な突起にシナプスを形成している。多くの場合、単一のボタン状シナプスの入力による脱分極は大きくないが、一つの神経細胞に数千から数万も存在するスパインへのシナプス入力の加算によってシナプス後細胞で活動電位が発生する。アクティブゾーンに特殊な構造を持つリボンシナプス<ref><pubmed> 12575947 </pubmed></ref>や単一シナプスに複数のアクティブゾーンを持つ杯状シナプス<ref><pubmed> 12486149 </pubmed></ref>は、一度に多数のシナプス小胞が開口放出され、シナプス後細胞を強く興奮させる。

　シナプス前細胞で発生した活動電位は軸索を伝播し、シナプス前終末に到達する。シナプス前終末では、活動電位による脱分極で[[電位依存性カルシウムチャネル]]が開き、カルシウムイオンが細胞内に流入する。カルシウムイオンが引き金となってアクティブゾーンに係留されていたシナプス小胞が細胞膜に融合し、シナプス小胞に内包されていた神経伝達物質がシナプス間隙に開口放出される。

　開口放出された神経伝達物質はシナプス間隙を拡散し、シナプス後細胞膜上の受容体に結合する。[[イオンチャネル共役型受容体]]の場合は、神経伝達物質の結合によって即座にイオンチャネルが開き、ナトリウムやカルシウムといった陽イオンが細胞内に流入することでシナプス後細胞が脱分極する。[[代謝活性型受容体]]の場合は、受容体への神経伝達物質結合によって[[GTP結合蛋白|Gタンパク質]]を介した細胞内シグナルが働き、受容体とは別に存在するカリウムチャネル等の開口状態が変化することで遅い時間スケールでの脱分極が起こる。

　興奮性シナプスにおいて神経伝達物質がイオンチャネル共役型受容体に結合すると陽イオンの[[wikipedia:ja:コンダクタンス|コンダクタンス]]が増加する。[[静止膜電位]]付近では、これら受容体の[[反転電位]]より細胞の膜電位は低いので、細胞外の陽イオンがシナプス後細胞に流入し膜電位は脱分極する。この膜電位変化を興奮性[[シナプス後電位]]（excitatory postsynaptic potential; EPSP）という。このとき電流は細胞の内側に向かって流れ、この内向きの電流を興奮性[[シナプス後電流]]（excitatory postsynaptic current; EPSC）と呼ぶ。また、細胞膜を横切って電流が流れることで細胞外電場にも変化が生じるので、興奮性[[シナプス後場電位]]（field EPSP; fEPSP）として観測することができる。