Hair cell synaptic ribbons are essential for synchronous auditory signalling ( 2005 年 )
Darina Khimich Regis Nouvian Remy Pujol Susanne tom Dieck Alexander Egner Eckart D. Gundelfinger Tobias Moser
関連概念 : リボン・シナプス
nature 889
Pubmed

Bassoon-deficient miceの内有毛細胞ではシナプス・リボンが膜から離れることを再確認し、Icaが減少に加え、Ica減少のみでは説明できないdCm減少、postのラセン神経節細胞のAPの閾値上昇と潜時の増大が生じることを示した一方で、一部の早い放出は残る上、持続性放出は影響を受けないことも示し、ribbonの機能は同期した早い小胞の放出であるとした。

【結果】

◆cochlear IHC
  長時間高い時間正確性を保つ(Fuchs,Moser,2003)
  matureだと普通1つのribbonある(Smith&Sjostrand,1961)
◆spiral ganglion neuron(SGN)
  1個のIHCから入力(Liberman,1982)

・RIBEYE(Schmitz,Sudhof,2000)
・PICCOLO(Dick,2001)
・bassoon & RIBEYE(tom Dieck,2005)
・bassoon KO mice(tom Dieck,1998)
  photoreceptorでribbonがなくなる
  視覚阻害(Dick,2003)

 ◆
   8-week-old mice
     3-week-old(聴覚獲得直後)ではWTでもmutantでも膜上ribbon多い
      3 week oldではEPSCも大きい
      発達とともにリボン減る(Shnerson,Pujol,1981)
   organs of Cortiの免疫組織化学
   ○ribbon
     ・CtBP-2(RIBEYE B-domainと20a.a.しか変わらない)
       A-domainの抗体と共局在するので確かにribbonだろう
         細胞核も染めるので細胞数把握可能 
         BassoonPiccoloと共局在
           リボン部位以外のsignalは遠心性終末だろう
   ○GluR
     ・mutantでも数変わらない
 ◆Bassoon KO mutants
   ○リボンが細胞膜から離れる
     電顕でリボンない
     active zoneにtubularやcisternal membrane profiles(cisterns)
       脱分極後にリボンに見える大きいendosomal膜成分に類似
       (Paillart,Sterling,2003; Lenzi,Roberts,2002)
       (Holt,Lagnado,2003)
        特にリボンから離れた場所で顕著
         浮いたリボン近傍では小胞に類似な構造
        WTでは2/7でわずかにのみ存在
   ○リボンの大きさ
     高解像度のmultifocal 4 Pi-microscopy
      (Hell&Stelzer,1992; Egner,Hell,2002)
       deconvolved 3D-reconstructions
        WTでは密接して並ぶRIBEYEとGluRがmutantでは離れている
        WTではum以下のRIBEYE spot多いがmutantでは大きい塊が散在
         (65% spots compared with 16% in wild type)
   ○auditory brainstem responses
     mutantではclicksやshort tone burstsに対する応答閾値上昇
      first peak (I)が減少し閾値上刺激に対しても遅延
      outer hair cell amplification阻害によるものではない
        otoacoustic emissions(Kemp,1978)は正常
        electrocochleographyも正常
      こうした症状はヒトでも見られる(Starr,Berlin,1996)
        IHCやSGNの障害か?
   ○電気生理
     ・Ica減少(W3でもW8でも)
       insufficient recruitment and/or stabilization of CaV1.3
       カルシウム・チャネルの電位依存性は類似
     ・Fast exocytosisが大きく減少
       10ms脱分極に対するdCm減少
       SGNのcompound AP amplitude減少
       Icaよりはribbon数が重要
         WTのIca減少させてもmutantにまで減少しない
           [Ca]o 10mMを2mMに
         W3,W8ではIca変わらないがdCm W3の方が大きい
       fast releaseに関してはIcaと放出の関係も阻害
         dCm/Ica
       sustained放出は変わらず
         dCm/Icaも変化なし
       エンドサイトーシスも変わらず
   ○放出の解釈
     ・the fastest discernible component (τ < 9ms)
        RRP(Neher,1998)は18fF(640小胞)
          mutant放出を引いてribbon-dependent RRP計算
            15fF(530小胞)
          リボン10個なら53–64小胞/ribbon
     ・mutantの放出は単一指数でよくfit
        fastはわずかに残る5fF(210小胞: τ<10ms)
          IHCにつき11個ribbon離れて1ribbonついているのに対応
          mutantでも14小胞/ribbonが早く放出される
            でもSGNに同期出力できないのはなぜか
   ○post記録(immature IHC afferent synapses)
     brief acoustic stimulus in vivo
     小胞1個でもSGN脱分極して閾値に到達
       同期した複数の小胞入力がしばしば生じる
        (Glowatzki, E. & Fuchs,2002)
         APのjitterを減少させる機能があるのでは
           submillisecond ITD(Trussell,1999)
   ○hairの早い放出はdocked以外も含まれる可能性
     (Edmonds,Schweizer,2004; Spassova,2004)
   ○W8 WTでは42 ribbon-containing synapses
     電顕で小胞数数える
      最大125-203個の小胞がribbonについていて16-30小胞がdocked
        したがってdockedよりもRRP(53-64小胞)の方が多い

2011/07/27 masashi tanaka

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