ケージドグルタミン酸への局所的な光照射を用いた in vitro 新規脳虚血モデルの開発

摘要

Glutamate is released from injured neurons and astrocytes caused by severe ischemic stress. A marked elevation in the concentration of extracellular glutamate (Glu) induces excessive neuronal depolarization, resulting in acute neuronal death in the ischemic core region. In addition, Glu diffused from the ischemic core possibly induces delayed neuronal death in the surroundings of the core region (ischemic penumbra). Here we developed a new in vitro model of brain ischemia by focal photolysis of caged glutamate. A caged glutamate is one of the "caged compounds" activated by irradiation with a pulse of ultraviolet light. This method makes it possible to increase the concentration of extracellular Glu in the focal flashed area. Focal photolysis of a caged Glu resulted in the induction of acute neuronal death in the photolytic-flashed area (FA) and delayed neuronal death in the region surrounding the FA (SFA) in neuron/glia co-cultures.%脳虚血時においては、高濃度の細胞外グルタミン酸による神経細胞の過剰興奮が急性細胞死を生ずる原因となっている。また虚血から血流が回復しても、急性細胞死が生じている領域の周囲では遅発的な神経細胞死が認められる、いわゆる再潜流障害が報告されている。本研究では、ラット大脳皮質由来のニューロン・グリア共存培養系において、ケージドグルタミン酸への局所的な光照射を行うことによるin vitro における新規の脳虚血モデルの開発を試みた。ケージドグルタミン酸とはケージド化合物の一種であり、紫外光を照射することによって生理活性を有するグルタミン酸が放出されるため、局所的にグルタミン酸濃度を上昇させることが可能であると考えられた。その結果、ニューロン・グリア共存培養系に対してケージ解除光を局所的に照射することによって、照射1時間後には急性神経細胞死を、24時間後には紫外線照射周辺領域において遅発性の神経細胞死を誘発することができた。